IMDEA材料研究所的研究人员发表了一项研究，探讨了通过激光粉末床熔融（LPBF）工艺制造的Finemet合金中结晶行为的发生机制，为工艺参数如何影响金属玻璃软磁部件的微观结构提供了新见解。

金属玻璃，亦称非晶态金属，因其兼具机械强度、耐腐蚀性与磁性能而备受重视。其中Finemet合金在变压器、电感器及电动机等能源相关应用中尤为引人关注。然而，在保持非晶或纳米晶结构的同时制造具有复杂几何形状的大尺寸部件仍存在困难，这限制了此类材料的更广泛应用。

LPBF技术为传统制造工艺提供了一种替代方案，但该工艺固有的极端热条件可能诱发Finemet合金中铁硅（Fe-Si）微观结构发生结晶——这一因素直接影响最终部件的磁效率、电阻率及力学行为。

双扫描策略

该研究发表于《增材制造》期刊，在"地平线欧洲"AM2SoftMag项目框架下完成。研究采用可变扫描速度的双扫描策略，以在打印过程中调控热条件，并分析其对最终微观结构的影响。

研究发现，通过此工艺形成的微晶相较传统路径（如熔体快淬带材退火）所获得的晶粒，尺寸明显更大且更不均匀，尺寸差异范围从数十纳米至数百纳米不等。

研究显示，结晶行为可在特定冷却条件下熔池快速凝固期间发生，亦可在后续激光扫描经过热影响区时出现。研究人员还观察到熔池边界处存在少量枝晶，其尺寸随冷却速率升高而减小。

参数选择与工艺启示

"这项研究表明，若要通过LPBF制造适用于无源电机部件的复杂几何形状纳米晶-非晶复合材料，参数选择应以降低冷却速率为目标，"论文第一作者、IMDEA材料研究所研究员Saumya Sadanand表示。

"这有助于提高形核率，抑制大晶粒形成，并将纳米晶的生成限制在热影响区内。"

"理解这些结晶机制对于金属玻璃的稳定性与性能至关重要，进而有助于拓展其实际应用范围，并将其集成至复杂的高性能系统中。"

"总体而言，这些发现凸显了热梯度与冷却动力学对形核及生长机制的强烈影响。"

该研究由IMDEA材料研究所Teresa Pérez Prado教授领导的可持续冶金研究组完成，Biaobiao Yang博士与Marcos Rodríguez Sánchez博士参与研究，合作单位包括萨尔大学、胡安·卡洛斯国王大学及柏林工业大学。