图片来源：非晶中国大数据中心

电动汽车高速驱动电机的快速发展，对软磁材料提出了极为苛刻的多目标要求：高饱和磁感应强度（Bs），低矫顽力（Hc），同时须具备尽可能大的临界厚度（非晶形成能力，GFA）以及退火后仍能承受冲压的良好弯折性。然而，在传统Fe基非晶合金中，高Bs与高GFA往往相互制约，而提升磁性能的合金化元素又可能引入畴壁钉扎，导致Hc升高和脆化加剧。

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所联合唐山非晶科技有限公司等团队通过在Fe-Si-B-C-P基非晶合金中进行3at.%的Co微合金化，并结合纵向磁场退火，成功打破了上述性能间的固有矛盾，实现了多项性能指标的同步达标。相关研究成果以“Enhancing soft magnetic properties of Fe-based amorphous alloys via Co microalloying and magnetic field annealing”为题在Journal of Non-Crystalline Solids上发表。

研究团队以Fe83-xCoxSi3.6B8.8C3.4P1.2（x=0~12）为对象，经单辊熔体快淬制备出厚度30–35μm的非晶带材。其中，最优成分Co3（x=3）在280°C纵向磁场（0.1T）退火后，获得超低矫顽力Hc=0.88A/m、稳定高饱和磁感应强度Bs=1.76T、优异的非晶形成能力和结构均匀性；同时180°折叠测试不破裂，表明退火后仍具优良弯折延展性，十分适合在电机定子铁心制备流程中的带材的复合叠片及后续的冲压工艺。磁光克尔效应观察揭示，纵向磁场退火在带材中诱导出明显的单轴各向异性，使原本弯曲、分叉、被钉扎的磁畴壁转变为直线、平行、均匀移动的180°畴壁。这一有序结构大幅降低了磁化反转阻力，是矫顽力从常规退火的3.57A/m降至0.92A/m（纵向磁场退火）的直接微观机制。另外，当Co含量≥6at.%时，即使施加磁场退火，合金中也会析出稀疏的α-Fe(Co)纳米晶（Co6约40nm，Co9约80nm），这些纳米晶及其伴随的Co-rich原子团簇成为附加钉扎源，导致Hc小幅上升。更重要的是，这些析出相预示着材料热稳定性下降，退火窗口变窄。相比之下，Co3合金在300°C以下始终保持完全非晶态，因此具有更宽的工艺窗口（270–300°C范围内Hc≤2A/m），非常适合工业连续退火生产。该工作表明，“3at.%Co微合金化+纵向磁场退火”是一种切实可行的策略，能够在Fe基非晶合金中同时实现高GFA、高Bs、低Hc和退火态的良好弯折性，打破了传统性能取舍困境。这一成果为下一代电动汽车高速驱动电机定子铁心提供了兼具优异磁性能和工业可制造性的理想材料方案，有望推动非晶软磁材料在定子铁心的规模化应用。本研究特别感谢国家重点研发计划对本项目的首要资助。

原文链接：

https://doi:10.1016/j.jnoncrysol.2026.124289