【儀表網 研發快訊】鈷基非晶軟磁材料具有超高的磁導率、極低的功耗等特性，廣泛應用于弱磁傳感器、精密測量設備及電磁防護等領域。但非晶軟磁材料在含氯離子的環境中易誘發點蝕，制約其在海洋等極端環境領域的應用。
值得注意的是，非晶軟磁材料是非晶合金的重要分支，其腐蝕行為也需在更廣泛的非晶合金研究框架下理解。目前，有關非晶合金點蝕的研究都使用一維尺寸在毫米級以上的常規電極。大面積的電極表面往往同時發生多個點蝕，導致信號相互重疊而難以區分。因此，常規電極表征的是電極表面整體的統計結果，難以獲得點蝕生長的詳細信息。此外，非晶合金的結構長程無序，其結構與性能的關聯性一直是研究的難點。因此，有關非晶合金本征結構與點蝕生長的關聯性，科學界長期缺乏系統性認知。
針對該問題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所軟磁材料及其應用技術團隊采用微米級直徑的鈷基非晶合金絲作為微電極，成功實現對單個點蝕生長動力學過程的定量評價，包括亞穩態點蝕的生長和穩態轉變的臨界條件、以及穩態點蝕生長的擴散傳質和活化溶解過程，首次揭示了非晶結構不均勻性對亞穩態點蝕和穩態點蝕這兩個點蝕生長關鍵階段的影響機制。研究發現：(1)熱誘導的結構均質化抑制了亞穩態點蝕的誘發頻率，減緩亞穩點蝕的生長速率，同時加速點蝕的再鈍化速率，并降低亞穩點蝕向穩態點蝕的轉變概率；點蝕抗性的提高得益于非晶結構均質化導致的點蝕前驅體活性位點的減少和電化學活性的降低。(2)熱誘導的結構均質化提高了再鈍化電位和維持點蝕穩態生長所需的蝕坑臨界溶液濃度，顯著抑制無鹽膜覆蓋條件下活化控制的點蝕穩態生長；非晶合金結構不均勻性的改變不影響鹽膜沉淀要求的蝕坑溶液飽和濃度，因而對鹽膜覆蓋條件下擴散控制的點蝕穩態生長的抑制作用相對微弱。
上述工作為設計極端環境用非晶軟磁材料提供理論指導。基于上述成果，團隊開發出兼具優異軟磁性能與高耐蝕性能的新型鈷基非晶軟磁材料，滿足了海洋極端環境下的服役要求，為多種裝備的弱磁探測和電磁防護提供了有力支撐。
相關成果以“Effect of structural heterogeneity on stable pit growth of Co-based metallic glasses”為題發表在Corrosion Science(https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112032)，以“Correlation between metastable pitting and structural heterogeneity in Co-based metallic glasses”為題發表在Journal of Materials Science & Technology(https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.01.006)，論文第一作者為寧波材料所博士后馬浩然，通訊作者為寧波材料所黎嘉威研究員。本工作得到了國家自然科學基金(52401222)、浙江省自然科學基金(LQN25E010011)、寧波市自然科學基金(2024J073)等項目的資助。
圖1. 退火弛豫引起的結構均質化，提高鈷基非晶軟磁合金的點蝕抗性
圖2. 鈷基非晶絲微電極表征亞穩態點蝕和穩態點蝕
圖3. 結構不均勻性對鈷基非晶軟磁合金點蝕生長的影響機制
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