www.188betkr.com 讯随着现代电子信息技术与国防工业的快速发展，电磁波干扰（EMI）与探测威胁日益突出，高性能吸波材料的需求持续增长。传统吸波材料（如铁氧体、羰基铁粉等）虽具备一定电磁波吸收能力，但普遍存在密度大、高温稳定性差、环境适应性弱等问题，难以满足航空航天、精密电子器件等极端工况下的应用需求。
高熵合金（HEAs）因多主元协同效应带来的高熵稳定、晶格畸变及迟滞扩散特性，在力学、耐蚀及功能材料领域展现出独特优势；而磁性高熵合金通过引入铁、钴、镍等磁性元素，可进一步通过磁损耗机制增强电磁波吸收能力，成为新一代吸波材料的潜在候选。
研究背景与挑战
磁性高熵合金的吸波潜力与局限
高熵合金由五种或以上等量或近等量金属元素组成，其独特的“高熵效应”“晶格畸变效应”及“迟滞扩散效应”可有效抑制金属间化合物的优先析出，形成简单固溶体结构，从而兼顾高强度与良好塑性。当引入Fe、Co、Ni等磁性元素（如典型成分FeCoNiCrMn）时，材料可通过磁畴运动产生磁损耗，同时多主元异质界面可引发界面极化与偶极子极化，贡献介电损耗，理论上具备多机制协同吸波的潜力。
但实际应用中，磁性高熵合金的吸波性能仍面临挑战：一方面，纯磁性高熵合金的电阻率通常较低（<100 μΩ·cm），导致电磁波在材料内部反射强烈，难以有效进入材料内部产生损耗（即“阻抗失配”）；另一方面，高温或腐蚀环境下，合金中的磁性元素易发生氧化（如Fe→Fe2O3、Co→CoO），或晶格中的原子扩散加速引发结构松弛，导致磁导率与介电常数失衡，吸波频段偏移甚至失效。
传统碳氮强化技术的不足
为提升高熵合金的综合性能，研究者常通过引入非金属元素（如C、N）进行间隙强化——C/N原子半径小于金属原子，进入晶格间隙后会产生显著的晶格畸变，增加位错运动阻力，从而提高强度；同时，间隙原子还可通过改变电子结构调控材料的电磁参数（如提高电阻率、优化磁导率）。传统碳氮强化技术主要包括：
化学气相渗透（CVI）：利用高温下气态碳氮源（如CH4、NH3）分解并扩散至材料表面，但能耗高、设备复杂，且有毒气体（NH3）存在安全隐患；
盐浴渗透：将工件浸入含碳氮的熔融盐（如氰盐）中加热，但盐浴成分易残留，污染环境且腐蚀性强；
等离子渗透：通过等离子体激发碳氮源活性，但设备成本高昂，且工艺稳定性依赖等离子参数控制。
这些技术均难以兼顾“绿色环保”“低成本”与“均匀强化”的需求，限制了其在高性能吸波材料制备中的应用。
新型碳氮共渗磁性高熵合金粉体的设计与制备
核心思路：机械化学碳氮共渗技术
姜林文教授研究团队提出以有机碳氮源为前驱体，结合机械合金化（Mechanical Alloying, MA）技术，通过机械力驱动碳氮原子动态扩散，实现磁性高熵合金晶格中C/N间隙原子的均匀固溶。该技术的核心优势在于：
1. 低温低压：无需高温（常规球磨温度<200℃）或高压环境，能耗仅为传统CVI技术的1/3；
2. 绿色环保：有机碳氮源（如柠檬酸、尿素）无毒无害，替代了传统有毒气体；
3. 均匀强化：机械力作用下，粉体颗粒表面产生大量缺陷（位错、空位），为碳氮原子提供快速扩散通道，确保C/N原子在晶格中均匀分布；
4. 多机制协同：C/N间隙原子通过晶格畸变增强磁晶各向异性（矫顽力从15 Oe提升至196.7 Oe），同时降低介电常数，优化阻抗匹配，实现磁损耗与介电损耗的协同增强。
具体制备流程
1. 原料选择：以典型磁性高熵合金FeCoNiCrMn为基体（原子比1:1:1:1:1），其具备优异的软磁性能与多主元协同效应；有机碳氮源选用柠檬酸（提供C源）与尿素（提供N源），二者按质量比3:1混合（确保C/N原子比例可控）。
2. 机械化学处理：将高熵合金粉体（平均粒径~50 μm）与有机碳氮源按质量比10:1加入行星式球磨机，球料比10:1（磨球材质为不锈钢，直径3-10 mm），在氩气保护下以300 rpm转速球磨20小时。球磨过程中，磨球的碰撞与摩擦不仅将原料细化至纳米级（平均粒径~100 nm），还通过机械力促使柠檬酸与尿素分解生成活性C、N原子，并扩散至高熵合金晶格间隙。
3. 后处理：球磨产物经真空干燥（60℃, 12 h）去除残留溶剂，得到碳氮共渗磁性高熵合金粉体（记为C-N-HEA）。
本研究提出的“机械化学碳氮共渗”技术，为磁性高熵合金的功能化改性提供了绿色、高效的解决方案。通过有机碳氮源与机械力的协同作用，在FeCoNiCrMn高熵合金中构建了均匀分布的C/N间隙固溶原子，同步实现了材料磁性能强化、介电性能调控及微观结构稳定化，最终获得了在宽频范围（6.5-14.8 GHz）、多环境（高温、腐蚀）下均保持高效吸波性能的新型粉体材料。
2025年12月3日，www.188betkr.com 将在浙江·宁波举办“2025高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时，我们邀请到宁波大学姜林文副教授出席本次大会并作题为《新型碳氮共渗磁性高熵合金粉体技术及其吸波性能研究》的报告，姜林文副教授将为您介绍耐极端环境磁性材料的设计和制备。
个人简介：
姜林文，副教授，硕士生导师，毕业于中国科学院金属研究所材料物理与化学专业；2016年3月以优秀博士引进至宁波大学，2017被评为硕士研究生导师，2019年-2020年俄罗斯国立技术大学访问学者。主持包括国家青年基金在内的各类科研教研项目10余项。发表SCI论文100余篇，多次受邀参与国际顶级SCI期刊的论文评审，并先后担任SCI刊物《Metals》和《Frontiers in Materials》客座编辑，主要致力于磁性材料的机械合金化技术研究与应用。
参考来源：
姜林文，等：碳氮共渗高熵合金的电磁波吸收性能研究
广东省科学院新材料研究所：机械化学法制备FeCoNiCu HEAs及其EMA性能
吴金波，等：高熵电磁波吸收材料研究进展
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