2026年4月13日，IMDEA材料研究所的研究团队通过激光粉末床熔融（LPBF）技术，绘制了Finemet合金（一种软磁金属玻璃）的结晶行为图谱，揭示了工艺参数如何影响材料的微观结构，为制造高性能软磁部件提供了新思路。
金属玻璃，又称非晶态金属，因兼具机械强度、耐腐蚀性和磁性能而备受青睐。特别是Finemet合金，因它在变压器、电感和电动机等能源相关应用领域的巨大潜力而备受关注。然而，由于难以保持非晶态或纳米晶结构的同时，生产出具有复杂几何形状的块体部件，这些材料的广泛应用受到了限制。LPBF为传统制造技术提供了一种替代方案，但该工艺固有的极端热条件会导致Finemet的铁硅（Fe-Si）微观结构结晶——这一因素直接影响最终部件的磁效率、电阻率和机械性能。△这项研究的题目为“Finemet 软磁玻璃形成合金在激光粉末床熔融过程中的结晶”（传送门）
双重扫描策略调控结晶行为
该研究发表于增材制造领域，是在欧洲地平线AM2SoftMag项目的支持下进行的。研究采用双扫描策略，扫描速度可变，以调整打印过程中的热条件，并分析它对最终微观结构的影响。通过此过程形成的微晶被发现比通过传统方法（例如熔纺带退火）产生的微晶大得多，也更加不均匀，它的尺寸变化范围从几十纳米到几百纳米不等。研究表明，结晶现象既可以发生在特定冷却条件下熔池快速凝固的过程中，也可以发生在后续激光照射的热影响区（HAZ）中。研究人员还发现，在熔池边界处会形成少量树枝状晶体，且随着冷却速率的增加，这些晶体的尺寸会减小。
参数选择及工艺影响
IMDEA材料研究所首席作者兼研究员Saumya
Sadanand表示："这项工作表明，要使用LPBF制造具有复杂几何形状的纳米晶-非晶复合材料，并使它适合用作被动电机部件，参数的选择应以降低冷却速率为目标。这有助于提高成核速率，抑制大晶粒的形成，并将纳米晶体的形成限制在热影响区内。了解这些结晶机制对于金属玻璃的稳定性和性能至关重要，从而可以扩展实际应用，并将它集成到复杂的高性能系统中。总的来说，这些发现突显了热梯度和冷却动力学对成核和生长机制的强烈影响。"
这项研究由IMDEA Materials可持续冶金小组在Teresa Pérez Prado教授的指导下进行，Biaobiao
Yang博士和Marcos Rodríguez Sánchez博士也做出了贡献，并与萨尔兰大学、雷伊胡安卡洛斯大学和柏林工业大学合作开展。
来源：南极熊
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