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针对铁基金属玻璃(MGs)在退火过程中因结构弛豫导致的脆性增加问题，研究人员通过耦合分子动力学(MD)与自旋动力学(SD)模拟，揭示了磁退火对Fe-MGs力学性能的双重调控机制：低温（300 K）诱导结构老化（二十面体有序度ICO↑），高温促进结构再生（ICO↓且熵增）。该研究首次在原子尺度阐明磁-晶格相互作用引发的结构各向异性及其温度依赖性缓解机制，为同时优化MGs的软磁性能与延展性提供了新思路。
铁基金属玻璃(Metallic Glasses, MGs)作为新一代软磁材料，因其无晶界缺陷的特性展现出超高磁导率和低矫顽力(Hc
)，在电力电子领域极具应用潜力。然而传统退火工艺虽能提升其磁性能，却会引发结构弛豫导致材料脆化——这一"退火脆性"难题长期制约着MGs的实际应用。更棘手的是，现有研究对磁退火影响原子尺度结构的认知仍属空白，如何通过磁场精确调控MGs的力学-磁学协同性能成为领域内亟待突破的科学瓶颈。
针对这一挑战，中南大学的研究团队创新性地构建了磁弹性机器学习原子间势(ML-IAPs)模型，通过耦合分子动力学(Molecular Dynamics, MD)与自旋动力学(Spin Dynamics, SD)方法，首次在原子尺度揭示了磁退火对纯铁MGs结构演化的调控规律。相关成果发表于《Journal of Non-Crystalline Solids》。
研究采用三大关键技术：1) 基于光谱邻域分析势(SNAP)开发磁弹性ML-IAPs势函数；2) 在等压系综(NPT)下实施交替磁场退火模拟；3) 结合局部结构熵与ICO团簇分析量化结构演化。通过对比300 K与高温退火样本，发现磁场可诱导截然相反的结构响应：低温退火使ICO有序度提升17.6%（结构老化），而高温退火使结构熵增加23%，同时ICO比例下降（结构再生）。这种双模态转变与力学行为完美对应——老化样本屈服强度提升至4.2 GPa但脆性显著，再生样本则展现明显韧化。
机械性能
剪切模量分析显示，300 K磁退火使材料刚度提升40%，而高温退火样本出现典型韧性断裂特征。这种温度依赖性与磁致晶格应变直接相关：自旋-晶格耦合在低温下阻碍位错形核，高温则促进局部剪切转变区(STZs)增殖。
结构各向异性
磁退火诱导的原子重排呈现显著取向偏好：沿磁场方向原子间距收缩0.15 Å，垂直方向膨胀0.08 Å。这种各向异性在800 K退火后可缓解78%，证实高温磁退火是消除制备残余应力的有效手段。
该研究首次建立了磁退火参数-原子结构-宏观性能的定量关联，突破传统退火工艺的"性能此消彼长"困局。提出的温度选择性磁退火策略，为开发兼具高磁导率(μ>105
)和拉伸塑性(ε>2%)的MGs提供了理论依据。特别值得注意的是，构建的磁弹性ML-IAPs模型可推广至Fe-Co-Ni多元体系，为后续设计新型磁性非晶合金开辟了计算材料学新范式。
研究同时揭示自旋-晶格相互作用存在临界温度阈值（约500 K），低于该阈值时磁矩取向主导结构演化，高于阈值则热扰动削弱磁有序效应。这一发现为理解非晶体系中磁-力耦合机制提供了普适性物理图像。正如通讯作者Hailong Peng强调的："该工作架起了磁畴工程与非晶结构调控的桥梁，未来通过设计梯度磁场退火工艺，有望实现MGs性能的
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