FeMB纳米晶软磁材料的成分优化设计：热力学分析

本文主要探讨了新型FeMB系纳米晶软磁材料的成分设计，以提升其在实际应用中的性能。作者利用Miedema理论，这是一种在金属合金化过程中广泛应用的热力学模型，对铁（Fe）、硼（B）与其他元素如铜（Cu）、钼（Mo）、镍（Ni）、铬（Cr）、钒（V）、镓（Ga）、铌（Nb）、铪（Hf）和锆（Zr）形成合金系统的热力学性质进行了系统计算。这个理论着重于分析混合焓，即合金形成过程中的能量变化，这对于理解合金相变和稳定性的关键因素至关重要。 通过理想溶液模型，研究者进一步计算了在1600K温度下，FeMB合金系统的过剩Gibbs自由能、过剩熵以及各组分的活动度。Gibbs自由能是衡量化学反应自发性的一个重要指标，而过剩Gibbs自由能则表示实际合金与理想溶液之间的相对稳定性。过剩熵反映了组分在合金中的无序程度，活度则是实际组分浓度与理想溶液浓度的比值，它决定了合金的实际行为。 研究结果显示，Fe-Zr-B合金的混合焓最低，这意味着在FeMB体系中，这种组合具有最好的热力学稳定性。此外，当温度设定为1600K时，Fe-M-B体系的过剩Gibbs自由能接近其混合焓，表明该体系在热力学上非常接近理想状态。其过剩熵趋于零，意味着合金内部的混乱程度极低，而活度偏差也非常小，几乎可以忽略不计，这在实际应用中意味着良好的化学均匀性和磁性能。 这篇论文提供了关于新型FeMB纳米晶软磁材料成分设计的重要依据，强调了Fe-Zr-B和Fe-M-B体系的优化选择，对于研发高性能磁性材料具有重要的指导意义。通过精确的热力学计算，研究人员能够更好地控制合金的微观结构，从而提高材料的磁性能和可靠性。这些发现对于材料工程师和科研人员来说，对于开发新型磁性纳米材料具有实用价值。