【仪表网 研发快讯】钴基非晶软磁材料具有超高的磁导率、极低的功耗等特性，广泛应用于弱磁传感器、精密测量设备及电磁防护等领域。但非晶软磁材料在含氯离子的环境中易诱发点蚀，制约其在海洋等极端环境领域的应用。
值得注意的是，非晶软磁材料是非晶合金的重要分支，其腐蚀行为也需在更广泛的非晶合金研究框架下理解。目前，有关非晶合金点蚀的研究都使用一维尺寸在毫米级以上的常规电极。大面积的电极表面往往同时发生多个点蚀，导致信号相互重叠而难以区分。因此，常规电极表征的是电极表面整体的统计结果，难以获得点蚀生长的详细信息。此外，非晶合金的结构长程无序，其结构与性能的关联性一直是研究的难点。因此，有关非晶合金本征结构与点蚀生长的关联性，科学界长期缺乏系统性认知。
针对该问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所软磁材料及其应用技术团队采用微米级直径的钴基非晶合金丝作为微电极，成功实现对单个点蚀生长动力学过程的定量评价，包括亚稳态点蚀的生长和稳态转变的临界条件、以及稳态点蚀生长的扩散传质和活化溶解过程，首次揭示了非晶结构不均匀性对亚稳态点蚀和稳态点蚀这两个点蚀生长关键阶段的影响机制。研究发现：(1)热诱导的结构均质化抑制了亚稳态点蚀的诱发频率，减缓亚稳点蚀的生长速率，同时加速点蚀的再钝化速率，并降低亚稳点蚀向稳态点蚀的转变概率；点蚀抗性的提高得益于非晶结构均质化导致的点蚀前驱体活性位点的减少和电化学活性的降低。(2)热诱导的结构均质化提高了再钝化电位和维持点蚀稳态生长所需的蚀坑临界溶液浓度，显著抑制无盐膜覆盖条件下活化控制的点蚀稳态生长；非晶合金结构不均匀性的改变不影响盐膜沉淀要求的蚀坑溶液饱和浓度，因而对盐膜覆盖条件下扩散控制的点蚀稳态生长的抑制作用相对微弱。
上述工作为设计极端环境用非晶软磁材料提供理论指导。基于上述成果，团队开发出兼具优异软磁性能与高耐蚀性能的新型钴基非晶软磁材料，满足了海洋极端环境下的服役要求，为多种装备的弱磁探测和电磁防护提供了有力支撑。
相关成果以“Effect of structural heterogeneity on stable pit growth of Co-based metallic glasses”为题发表在Corrosion Science(https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112032)，以“Correlation between metastable pitting and structural heterogeneity in Co-based metallic glasses”为题发表在Journal of Materials Science & Technology(https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.01.006)，论文第一作者为宁波材料所博士后马浩然，通讯作者为宁波材料所黎嘉威研究员。本工作得到了国家自然科学基金(52401222)、浙江省自然科学基金(LQN25E010011)、宁波市自然科学基金(2024J073)等项目的资助。
图1. 退火弛豫引起的结构均质化，提高钴基非晶软磁合金的点蚀抗性
图2. 钴基非晶丝微电极表征亚稳态点蚀和稳态点蚀
图3. 结构不均匀性对钴基非晶软磁合金点蚀生长的影响机制
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