众所周知，合金化是多年来创造新材料的主要方式，即在基体中添加几个次要的合金元素。在近十年中，高熵合金(HEAs)材料逐渐进入研究者们的视野中，它们由多个元素以接近等原子的比例组成。多元素的存在会增加混合物的构型熵，避免金属间化合物的形成，使HEAs合理化。HEAs因其优异的低温力学性能并同时提高强度和延展性等优良性能而受到广泛关注。原子无序性可能是决定HEAs性能的关键因素。已有研究表明原子无序大大增强了电子和声子的散射。此外，化学复杂性的增加有利于提高合金的抗辐射和耐腐蚀性。CrMnFeCoNi作为面心立方(FCC) HEA 的原型，由于其优异的力学性能和变形机制而被广泛研究。然而，作为最基本的物理性质，它的磁学和热传导性能还没有很好地理解。
来自中国科学院金属所等单位的研究人员探讨了典型CrMnFeCoNi HEA的直流和交流磁化、导热性和电阻率。通过对CrMnFeCoNi和镍的非弹性中子散射分析，揭示了晶格动力学。相关论文以题为“Mictomagnetism and suppressed thermal conduction of the prototype high-entropy alloy CrMnFeCoNi”发表在Journal of Materials Science& Technology。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.04.077
研究发现随着温度的降低，CrMnFeCoNi HEA在大约 80 K 处出现了一个清晰的峰，零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)曲线完全重叠，表明发生了可逆转变。在80 K左右，一些波动的自旋形成反铁磁(AFM)状态区域，而其余与铁磁(FM)相互作用的自旋仍在波动，最终在40 K以下有序。在较高的磁场中，经历FM涨落的自旋逐渐排列，因此在40 K时的跃迁变得不明显。在AFM和FM之间的界面上受挫的自旋被冻结在20 K以下。
图 1 CrMnFeCoNi的室温XRD和NPD图
图2 不同磁场(a) 0.01；(b) 0.05；(c) 0.1；(d) 0.5；(e) 1和(f) 3 T下CrMnFeCoNi的直流磁化强度
由于原子无序，应变涨落、电子涨落和自旋涨落并存。中子对分布函数(PDF)分析表明，局域晶格应变不是异常大的，Mn与相邻原子的键距略大于其他原子的键距。回顾6%的体积膨胀，必须存在局部几何不匹配。这种差异可能是由于PDF方法的实际空间分辨率有限。NiCoCr合金中也报告了这种差异。由于电子填充效应，电子涨落导致强烈无序散射。本研究发现微磁学根源于自旋涨落，竞争相互作用导致复杂的磁跃迁作为温度的函数。
图 3 (a)变频下交流磁化率的温度依赖性；(b)不同温度下直流磁化的磁场相关性
图 4 (a) CrMnFeCoNi和Ni导热系数的温度依赖性；(b)CrMnFeCoNi的低温总热导率、电子热导率和晶格热导率以及电阻率的温度依赖性
图5 非弹性中子散射结果
本文研究了原子无序对CrMnFeCoNi HEA磁性和热导性能的影响。AFM和调频交互共存在此系统中，由于抑制了电子和晶格的作用，热导率降低到镍的10%。非弹性中子散射显示出弱的晶格非谐性，因此低的晶格热传导归因于原子无序散射。本研究对CrMnFeCoNi HEAs是一种补充，为今后的HEA研究提供了理论基础。 （文：破风）
本文来自微信公众号“材料科学与工程”。欢迎转载请联系，未经许可谢绝转载至其他网站。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
