新型磁性材料的研究进展

邹 芹，向刚强，罗文奇，王明智

(1.燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004；2.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004；3.广东奔朗新材料股份有限公司，广东 佛山 528313)

0 引言

磁性功能材料的发展可追溯至我国战国时期对磁性材料的发现，我国古代“司南”的发明标志着磁性材料逐渐进入了人类生产生活。磁性材料是工业生产和人类生活中十分重要的功能材料，小到电子磁芯，大到工程机械部件，磁性材料时刻影响着人类生产和生活，在现代科学技术和工业发展中，特别是电子技术发展中发挥着重要作用。

对磁性功能材料的探究已有近百年，从电磁铁的发明到传统磁性理论的建立，再到量子磁性理论，磁性材料的理论支撑在一点点趋于完善。然而随着社会科技的不断发展，工业生产对磁性材料的性能需求越来越高，虽然在科研人员的努力下，传统磁性材料性能不断提高，但是，对传统磁性材料性能的挖掘越来越困难，在此情况下新型磁性材料如雨后春笋不断出现。其中新型高熵合金[1]在磁性功能上的表现给磁性材料的探究提供了新的思路。

1 磁性材料的概述

物质显示的磁性可分为强磁性(铁磁性和亚铁磁性)、弱磁性(顺磁性和反铁磁性)和反磁性。按照磁性磁化率大小和符号可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性。磁性材料按使用分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。

磁性材料主要的特性是具有磁滞回线，软磁与硬磁材料的主要区别在于矫顽力的高低不同，实质上也就是材料的磁滞回线所包含面积的大小不同[2]。矫顽力高的材料，回线包含的面积大，其磁储能就高。一般软磁材料的磁滞回线很窄，矫顽力在100 A/m以下，而硬磁材料的磁滞回线很宽，矫顽力在1 000 A/m以上。

磁性材料的研究和制备开始于20世纪初，以永磁材料和软磁材料为例，如图1[3-4]。在近百年的时间里，磁性材料的发展方向形成了两个极端，即尽可能追求实现材料更高或更低的矫顽力。

图1 磁性材料矫顽力随年代的变化Fig 1 The change of HC of magnetic material as time goes on

从广义的材料磁性出发，除磁有序材料外大部分材料又可归纳为磁无序的顺磁性与抗磁性材料，而通常磁性材料限于具有强磁性的磁有序材料[5]。以下概括介绍传统软磁材料和非晶与纳米磁性材料。

1.1 软磁材料

软磁材料是既容易受外加磁场磁化又容易退磁，矫顽力很小的磁性材料，即去掉磁场，几乎没有多少剩磁的磁性材料[6]，被广泛用于变压器、电感线圈、发电机磁芯等。软磁材料中用量最大，应用范围最广的是软磁铁氧体材料，被发现于20世纪30年代[2]，软磁材料是电子工业及信息产业的基础材料。

如表1 所示[7]，在软磁材料的发展史上，最有代表性的材料有硅钢、铁氧体、坡莫合金、非晶及纳米晶合金等。在软磁铁氧体生产和使用中占主导地位的是 MnZn 铁氧体，MnZn 铁氧体是指具有尖晶石结构 MnFe2O4、ZnFe2O4以及由少量Fe3O4组成的固溶体。软磁材料是既容易受外加磁场磁化，又容易退磁，矫顽力很低的磁性材料。其主要特征是:高的磁导率、低的矫顽力、高的饱和磁通密度、低的磁(功率)损耗以及高的稳定性。目前应用的软磁材料，因使用功率、频率的不同要求及材料磁特性的不同可分为Fe-Si系、Fe-Ni系、铁氧体系、非晶材料系和其他系等。软磁材料发展到今天已有近百年的历史，它的发展及其应用带动了诸如电力电子技术等许多相关技术领域的发展，促进了社会的进步。软磁材料发展的趋势是向高频、低损耗、宽温方向发展。

表1 常用软磁材料的性能Tab.1 Properties of common magnetic materials

1.2 非晶和纳米磁性材料

非晶与纳米晶软磁材料通常采用快淬法，将含有类金属元素的多元合金在高温熔化后快速冷却，使其在固态时内部原子排列呈现长程无序短程有序状态，从而形成非晶材料。非晶材料在晶化温度附近退火后可获得纳米晶软磁材料。为了有效地控制晶粒尺寸，需附加Nd、Cu、Zr等元素[8]。

纳米磁性材料是20世纪80年代出现的一种新型磁性材料[9]，YOSHIZAWA Y[10]等研制出来的纳米晶合金Fe-Si-B-M，具有优异的综合软磁性能，是软磁材料发展史上一个新的里程碑。在此后的时间，越来越多的纳米磁性材料被报道出来。1998年，SUZUKI K等[11]开发了高铁含量的FeZrB非晶纳米晶双相合金体系。纳米磁性材料是非晶态材料经热处理后可获得纳米级颗粒，使其弥散分布在非晶态基体上的材料形态。当铁磁性的物质进入纳米级时，磁畴多畴变成单畴，显示出极强的顺磁效应。纳米磁性金属的磁化率是普通金属的20倍，而饱和磁矩是普通金属的1/2。软磁性能达到高磁导率、高磁感应强度和低矫顽力，而硬磁性能则可使其最大磁能积、剩磁、矫顽力同时达到最高效果，且最大磁能积尤为喜人。目前非晶晶化法和机械合金化是主要的制备手段，改善已有制备方法和寻求新的制备工艺有望进一步提高纳米磁材料性能。

当下研究人员在努力提升传统磁性合金材料性能的同时也在寻求其他领域和方向的新型的磁性材料，例如20世纪80年代对有机磁性材料的研发[3]。在随后的几十年时间，研究人员在已报道的磁性材料的基础上不断地改善配方，更新制备工艺使得相关磁性材料的性能逐渐提升，此外研发复合型材料也是改善磁性材料的一种重要途径，然而在这近30年中对其他新型磁性材料鲜有报道。

2 磁性高熵合金的研究进展

2.1 高熵合金的概述

磁性功能材料的探究已有近百年历史，对传统磁性材料性能的挖掘越来越困难，而部分高熵合金在磁性功能上的优异表现给磁性材料的探究带来了新的思路。

高熵合金源于20世纪90年代，高熵合金的概念是由叶均蔚教授于1995年正式提出[12]，该设计理念打破了传统合金单一主元的固定思想。传统合金思想认为大量金属间化合物和复杂相的形成会导致合金性能的恶化，同时也会影响分析，但是多元高熵合金不但不会形成大量的金属间合金化合物，反而以简单固溶体形式组成或形成非晶[13]。多元高熵合金其本身具有的高熵效应、晶格畸变效应、迟缓扩散效应和鸡尾酒效应等，使其可拥有优异的物理、化学及力学性能，如高强度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高的低温韧性等。同时多元高熵合金也表现出了功能性特征，如具有高饱和磁化强度低矫顽力、形状记忆功能、磁滞伸缩功能，以及优异的导电导磁性等一些具有巨大的科研价值和工业应用前景的功能属性[14]。这使得对高熵合金功能性的研究成为一大热点。

高熵合金又称多主元高熵合金，至少有5种主要元素，每种元素的摩尔含量在5%以上，但不超过35%，各元素按照等摩尔比或者接近等摩尔比[15]，经粉末冶金、熔炼法(电火花熔炼和坩埚熔炼)、机械合金化、微波辅助燃烧合成、激光覆熔和高能微弧火花沉积等方法[16]，形成稳定的单相固溶体或者纳米相，甚至是非晶相。激光熔覆法、热喷涂法和冷喷涂法是制备高熵合金涂层薄膜的方法，而微波辅助燃烧合成、激光覆熔和高能微弧火花沉积多用于制备高熵合金薄膜涂层[17]。

目前，真空熔炼法和粉末冶金法是制备块体高熵合金的主要方法。真空熔炼法可以在熔融状态下实现元素间均匀的融合，对材料结构均匀性有着较大优势，粉体冶金法需要在烧结前对各组分进行机械混合均匀，机械合金化较易获得组织和组分分布均匀的纳米晶或非晶颗粒，但受制于球磨工艺的影响，其粉体均匀程度有一定的局限性，且有一定几率掺杂杂质：如球磨罐体和球体材质的剥落以及球磨过程中氧化物的产生。

已有许多学者对高熵合金进行了详细的研究[18]，这里对高熵合金的具体原理和特点就不再一一赘述，下面主要介绍近几年来高熵合金表现出良好软磁性能进行详细分析介绍。

2.2 磁性高熵合金体系

目前磁性高熵合金的研究主要以Fe-Co-Ni系为主。由于Fe、Co、Ni元素为铁磁性元素，所以这3种元素成为了目前软磁性方面研究的主要选择。

除FeCoNi系磁性高熵合金体系外，在其他高熵合金体系中也有部分表现出磁性，如FeSiBAlNiCu[19]、AlZnSnSbPbMnMg[20]、FeCrCoNi-M[21]等。稀土族多主元高熵合金磁性方面的研究主要用于磁制冷材料的研究。

总结以上研究可知,高熵合金软磁性能的研究主要基于磁性属性的元素Fe、Ni、Co、Al的添加以及合理元素的配比设计，但软磁性能参差不齐[22-24]，在遵循目前已有的高熵合金理论基础上添加某种元素并非完全遵循鸡尾酒效应而产生期望的良好磁性，反而可能因此降低磁性。高熵合金的主元较多以及可能出现的金属间化物使得其磁性表现的规律变得复杂难以解释，尤其是稀土族高熵合金的表现。

2.3 磁性高熵合金的性能

自高熵合金的理念提出以来，继其优异的力学性能表现之后，功能性也逐渐被发现，其中磁性成为了研究人员重点关注之一，以过渡族金属元素为主元的磁性高熵合金研究成为热点。

如表2所示，高熵合金在优异力学性能的基础上表现出了典型的软磁性。高熵合金的软磁性能表现各有不同，例如真空熔炼法制备的块体FeCoNiMn0.25Al0.25[25]高熵合金具有较高的磁化强度、较高的居里温度和较低的矫顽力; AlFeCrNiMox[26]高熵合金硬度最高可达1 006 HV。磁性高熵合金的力学性能普遍优于传统磁性材料甚至传统合金材料，但是目前大多数磁性高熵合金的软磁性能方面相比传统软磁材料还没有较大优势。然而非晶态磁性高熵合金的出现改善了这种现象，一些非晶态软磁高熵合金的饱和磁化强度可以媲美传统软磁铁氧体的饱和磁感强度，甚至超过了部分MnZn铁氧体。

表2 几种磁性高熵合金的性能Tab.2 Properties of several magnetic high entropy alloys

2.4 磁性高熵合金性能调控

高熵合金的发展十分迅速，一度成为材料的热点，所以对高熵合金的探究一步步加深。近年来，研究人员发现高熵合金蕴藏了优异的软磁性能，由于软磁材料的应用十分的广泛，探究出一种新的软磁材料无论对于工业科技发展和材料科学的研究都有着重大意义，由此高熵合金的磁性能逐渐受到了关注。目前高熵合金功能性研究方面主要有：软磁性、磁热效应、磁制冷和形状记忆功能以及超导性等[33]。其中磁热效应和磁制冷以及形状记忆反面的研究尚处于初始阶段。

随着高熵合金功能性研究的不断深入，磁性高熵合金体系的不断扩大，加之其较多地表现出了高饱和磁化强度和矫顽力，使得高熵合金蕴藏了极大的研究意义和应用价值，从而也引起部分学者的高度重视。

软磁高熵合金的研究主要集中在以下几方面：元素含量的变化对磁性的影响、相结构对磁性的影响、制备工艺对磁性的影响。

2.4.1元素对高熵合金磁性的影响

由于高熵合金的鸡尾酒效应，通过添加一些特殊属性的元素使得高熵合金可以呈现出一些相对应的特殊的性能[34]，如添加Fe、Ni、Co、Cr、B以及镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho 、Er、Tm、Yb 、Lu)等磁性元素[35-37]，通过合理设计，可以使得高熵合金表现出相应的软磁性。

ZUO T T等研究了Al、Cr、Ga和Sn元素的添加对CoFeMnNix[31]高熵合金饱和磁化强度的影响，第一性原理的密度泛函理论(DFT)计算证明了CoFeMnNix原子的反铁磁性被抑制，Al、Cr、Ga、和Sn有助于合金CoFeMnNix的Ms和HC提高；

真空熔炼法制备的FeCoNi(MnAl)x[38]高熵合金中，FeCoNiMn0.25Al0.25合金表现出了较好高饱和磁化强度、低矫顽力和良好的延展性，FeCoNiMn0.5Al0.5呈现出低磁化、高矫顽力。FeCoNiMn0.75Al0.75和FeCoNiMnAl 合金呈现出高磁化、低矫顽力和高电阻的特性。FeCoNiMn0.5Al0.5呈现出低磁化、高矫顽力。强度和硬度随着x值的增加而增大，而塑性变差。

单一元素对高熵合金磁性影响的研究已比较丰富，还有一些学者研究了两种和两种以上元素含量的变化对高熵合金磁性的影响。

张勇等[39]分析了FeCoNi(AlSi)x(0≤x≤0.8)高熵合金Al和Si同时改变含量对其磁性的影响。结果表明，饱和磁化强度随x的增加逐渐降低，而矫顽力整体呈先增加后减少的趋势，在x=0.3时达到最大值1.43 kA/m。与饱和磁化强度不同，矫顽力对晶粒尺寸、杂质、变形以及随后的热处理工艺都很敏感。特别是各种微结构以及Al和Si引起的晶格畸变，必然会影响磁畴-壁运动，从而影响矫顽力。当x=0.3时，这种效应最为明显，此时BCC和FCC相共存，相界可能会极大地阻碍畴壁移动，从而产生最高的矫顽力。

也有研究人员尝试相磁性高熵合金中添加不同含量的非金属元素，如陈秋实等制备的AlCoCrFeNiBx[36]合金均呈现典型的铁磁性行为，合金的饱和磁化强度随着硼元素含量的增加而减弱。徐静等[40]探究了C的添加对机械合金化制备FeSiBAlNi高熵合金力学性能和磁性的影响，结果显示C的添加提升了FeSiBAlNi高熵合金的半硬磁性。

放电等离子烧结制备的FeSiBAlNiCox[30]高熵合金，内部组织主要含有BCC固溶体相，并有少量的化合物相，表现出明显的半硬磁性；随着Co含量的增加矫顽力明显降低，而饱和磁化强度没有明显变化。

总结元素对高熵合金磁性的影响，发现抗磁性元素的添加会抑制HEA磁性，而如Al和Co等磁性元素能不同程度地促进材料的软磁性。

2.4.2制备工艺对磁性高熵合金性能的影响

磁性高熵合金与普通高熵合金制备方式基本相同，影响高熵合金表现出磁性功能的因素不仅在于元素选择和配比的设计，在制备过程中的制备方法、烧结温度以及退火等都会对高熵合金是否表现出磁性和磁性的表征情况影响巨大。例如：真空磁悬浮熔炼法的样品中氧化物夹杂物或其他杂质相比电弧熔炼法更少，从而在合金中引入较少的磁畴钉扎点，导致矫顽力降低[32]。在已有的报道中，加工工艺对高熵合金磁性能影响的研究主要有以下几个方面：机械合金化程度、热处理工艺和制备方法等。

球磨是高熵合金制备工艺中十分重要的环节，高熵合金粉末混合的均匀程度与球磨工艺密不可分，同时球磨还可以实现机械合金化[41]。软磁性FeSiBAlNiC[38]高熵合金的饱和磁化强度随着球磨时间的增加而减小。

退火是预备热处理工艺[42]，已被广泛应用于金属材料的加工，退火工艺可以细化材料晶粒[43]、消除内应力和组织均匀化等，因此退火处理对高熵合金的影响也十分重要。FeCoNi、FeCoNiMn0.25Al0.25和FeCoNiMn0.5Al0.5分别进行退火处理[38]，发现三者的饱和磁化强度都出现了小幅度的增大，而矫顽力没有出现规律性的变化。退火处理使得FeSiBAlNiM高熵合金[30]软磁性转变为半硬磁性，而且降低了其Ms值，而较高的退火温度有助于改善FeSiBAlNi(Ce，Gd)高熵合金粉末的半硬磁性。FeSiBAlNiCu[19]在放热峰温度附近退火对合金的半硬磁性能有最好的增强作用。ZHANG Q等[23]研究了退火对FeCoNi(CuAl)x(x=0～1.2)高熵合金磁性的影响，结果表明在573 K～673 K退火的FeCoNi(CuAl)x(x=0～1.2)高熵合金相对FeCoNiCux(x=0～1.2)和FeCoNiAlx(x=0～1.2)高熵合金，其饱和磁化强度明显较高。

MISHRA R K和SHAHI R R等[27]研究了退火环境和温度影响对CrFeMnNiTi高熵合金相结构和磁性能表征的影响，结果表明合成的高熵合金具有铁磁特性，Ms=13.39 Am2/kg，HC=12.91 kA/m。500 ℃真空退火后Ms值增加至27.96 Am2/kg。而在700 ℃真空退火时，CrFeMnNiTi高熵合金的饱和磁化强度下降为2.95 Am2/kg。伴随着不同退火温度，高熵合金中BCC相含量也从500 ℃时的38.84%下降到了700 ℃退火时的19.92%。在同样温度下空气中退火相比真空退火有更高的Ms和HC值。

CHEN Z Y等[44]通过沉积法制备BiFeCoNiMn高熵合金薄膜，退火处理后的高熵合金在293 K温度下没有表现出明显的磁性特征，而当温度降至5 K时，矫顽力和比磁化强度分别达到了7.94 kA/m和0.8 Am2/kg，表现出了典型的软磁性和顺磁性。

KOUROV N I等[45]在较大温度和磁场强度范围内(H小于等于T；2 K

冷却是金属材料从熔炼状态到室温的重要工艺过程[46]，工业生产上一般用增加冷却速度来减小晶粒大小，但是冷却速度快会导致材料内部应力增加，加大了材料脆性断裂的可能。冷却速率的不同对材料内部结构影响巨大，对磁性材料的性能影响也不容忽视。Fe26.7Co28.5Ni28.5Si4.6B8.7P3高熵合金[47]通过熔体旋淬法在较高冷却速率下形成了非晶，较低冷却速率下形成了固溶体。非晶态的Fe26.7Co28.5Ni28.5Si4.6B8.7P3高熵合金软磁性能略高于固溶体。

LI P P等[25]对比分析了FeCoNiMn0.25Al0.25高熵合金在3种不同状态下(铸态、冷轧、退火)的软磁性能，XRD显示3种状态下的材料全部为FCC相，其中退火后的样品增加了很少一部分的B2有序相，退火后的高熵合金相对另外两种状态有着更高的Ms和更低的HC，然而数值相差不大，由此也说明了FeCoNiMn0.25Al0.25高熵合金晶体结构和热稳定性较好，这个特性也和传统的软磁材料十分不同。

ZHANG K B等[48]采用真空电弧熔铸法制备了CoCrFeNiCuAl高熵合金，随后在1 000 ℃退火2 h，研究了退火对合金组织和性能的影响，铸态合金由简单的BCC和FCC固溶体组成，由有序BCC基体中的“2”FCC相析出，并以FCC相为主。合金退火后，两种合金表现出典型的铸态枝晶形态和相似的元素偏析，退火后的合金表现出高强度和良好的延展性，分别为1.63 GPa和34%，均具有高饱和磁化强度和铁磁相变。

UPOROV S等[49]在4 K和300 K下对比分析了铸态、水冷淬火、熔炼后缓慢降温和热处理4种工艺对AlCoCrFeNi高熵合金磁性的影响，结果显示样品退火后的饱和磁化强度相对铸态和淬火样品明显降低，而缓慢降温的样品饱和磁化强度最低，同时XRD显示此时样品相结构中FCC相占比最多，由此也可推断，FCC相结构可能为反铁磁相。

研究表明，在适当温度退火对大多数软磁高熵合金来说，不但可以去除材料内部应力，还可以改善材料软磁性能，但特殊情况下也未必有效。

2.4.3相组成对高熵合金磁性的影响

研究发现软磁高熵合金磁性能受元素含量、制备方法、退火温度等影响。而伴随着磁性能的变化的同时，材料的相结构也存在着变化，例如由FCC相到BCC相的转变，或BCC相到FCC相的转变。

放电等离子烧结制备的FeSiBAlNiCo[30]高熵合金，内部组织主要含有BCC固溶体相，并有少量的化合物相，表现出明显的半硬磁性。

LI Z等[50]采用真空熔炼法制备了FeCoNi(CuAl)0.8Gax(0

ZHANG Q等研究了FeCoNi(CuAl)x(x=0～1.2)高熵合金相结构对其磁性能的影响[23]，当0≤x≤0.6时为FCC相，当0.9≤x≤1.2时为BCC相，当0.7≤x≤0.8时FCC相和BCC相共存，即随着x的增大，相结构有FCC相逐渐过渡到BCC相，同时样品饱和磁化强度呈逐渐减小趋势。当Cu和Al元素分别单独加入时，相比FeCoNi(CuAl)x高熵合金，FeCoNiCu和FeCoNiAl高熵合金的饱和磁化强度异常增加。

研究表明：饱和磁化强度主要由组成元素和原子级结构决定，对微观结构(如晶粒尺寸和形貌)不太敏感。

放电等离子烧结制备的FeSiBAlNiCo[30]高熵合金，内部组织主要含有BCC固溶体相，并有少量的化合物相，表现出明显的半硬磁性；AlCoCrFeNiBx[36]合金均呈现典型的铁磁性行为，合金的饱和磁化强度随着硼元素含量的增加而减弱。

表现出磁性能的高熵合金并不一定形成单相固溶体结构。FeNiCuMnTiSnx[51]系高熵合金内部含有大量金属间化合物，随着Sn元素的增加，合金材料从没有明显磁性到顺磁材料再逐渐转变为超顺磁，直至出现饱和磁化强度最高达15.81 Am2/kg的典型软磁材料特征。刘亮认为FeNiCuMnTiSnx高熵合金之所以显示出磁性是因为添加Sn后TiNi2Sn结构中部分Ni原子被Fe原子置换，出现了Ti4(Ni6Fe2)Sn4和Ti4(Ni4Fe4)Sn4两种结构，从而表现出了磁性。

文献[52]发现所有淬火后AlxCoCrFeNi合金在低温下都显示铁磁性，高熵合金随着Al含量的增加，相结构从BCC相向FCC相过渡，发现BCC相在低温下比FCC相具有更高的饱和磁化强度，但是室温下退火后的样品当x=0.5、x=1.25和x=2.0时，保持铁磁性，而当x=0、x=0.25和x=0.75时为顺磁性合金。部分高熵合金有着典型的自旋玻璃行为。

制备工艺虽然只是材料合成的手段，但是在不同程度上也影响着材料的组织均匀性和密实度以及杂质的含量等。

总结大多数软磁高熵合金的相结构变化发现，随着软磁性能的提高，多伴随BCC相含量的增加，由此可推断BCC相可能为铁磁相，而FCC相为反铁磁相。而有学者认为稳定的FCC结构也是设计软磁高熵合金的一个主要目标参考，在研究制备软磁高熵合金时相结构的变化可以作为软磁性能优劣的一个重要参考。

2.5 磁性非晶态高熵合金

磁性非晶态高熵合金的制备主要依靠铜模吸铸的方式，对比表1，样品的软磁性能表现可以媲美部分NiCuZn软磁铁氧体[53]。如图2，对比Fe75P10C10B5合金[28]，采用铜铸法制备Fe25Co25Ni25(P, C, B, Si)25和Fe25Co25Ni25(P, C, B, Si)25非晶态高熵合金(最大临界粒径为2 nm)的矫顽力更低，表现出优异的软磁和力学性能，矫顽力为0.8～2.1 A/m，磁感强度为0.80～0.86 T,抗压强度为2 970～3 076 MPa，塑性应变为1.9%～2.1%。采用同样制备方式的Fe25Co25Ni25(B, Si)25[54]磁性非晶态软磁高熵合金的饱和磁感强度约为0.87 T，矫顽力值低至1.1 A/m。传统的非晶态合金相比，非晶高熵合金具有独特的物理、机械、化学性能等。软磁非晶高熵合金的局限性在于它们的玻璃形成能力相对较弱。

图2 非晶态 Fe25Co25Ni25(P, C, B, Si)25高熵合金Fig.2 Fe25Co25Ni25(P, C, B, Si)25 amorphous HEA

总体来看，非晶态磁性高熵合金软磁性能优于传统晶态高熵合金，然而伴随着磁性能的提升，其力学性能包括硬度、抗压强度等都有所下降，如何在确保两者已有部分优良性能的同时，进一步提升材料的整体性能也成为了磁性高熵合金下一步的研究重点。

2.6 应用

磁性高熵合金目前处于实验研究阶段，暂未应用于工业生产。磁性高熵合金的应用前景同目前传统软磁材料在工业中的应用相似，其应用领域涉及了各大制造业和通讯电子业，其中包括：变压器和滤波器磁芯、电磁干扰抑制器材料、电波吸收材料、电子镇流器以及放大器、音频和视频磁头等。高熵合金除磁性能外，其他电学性能还没有系统的研究，对具体工业应用还有待观察，鉴于其巨大的潜力，使得磁性高熵合金在弥补了传统软磁材料较高脆性的基础上有着更广阔的应用空间。另外，磁性高熵合金组成元素多为过渡族金属，从成本问题考虑，其未来的研究和应用前景也十分可观。

3 结束语

目前对磁性高熵合金的研究多数侧重于具有良好软磁性能的高熵合金薄膜、软磁或半硬磁块体高熵合金以及具有磁控形状记忆的条状(丝状)高熵合金，具有良好硬磁性的高熵合金目前还没有相关报道。

本文对未来磁性高熵合金以及功能性高熵合金的发展和研究方向提出了以下观点：

首先，在已有磁性表征的高熵合金基础上适当添加过渡族元素，同时通过制备工艺来提升磁性能。在遵循高熵合金固溶理论的前提下还应参考传统合金固溶理论，重点关注元素(尤其是单质体具有磁性的元素)属性和晶体结构等诸多因素，进而设计得到一种性能优越的磁性材料。

其次，研究制备工艺是提高材料磁性能的重要途径，合适的退火温度可以小幅度提升其软磁性。所以热处理工艺是改善高熵合金磁性能的重要途径。

最后，高熵合金是打破常规的一种合金，最初不一定局限于良好的单一相固溶体，其磁性能未必优于多相体，对其磁性的探索还可以做更多的尝试。随着研究的不断深入以及相关科学技术的不断发展，功能性高熵合金的研究势必会引领着高熵合金的研究更加系统化。