非晶納米晶軟磁范文

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非晶態合金是一種有別于晶態合金的完全各向同性的材料。非晶態金屬具有晶態金屬難以達到的高強度、高硬度、高延展性、優異軟磁性能、高耐蝕性及優異的電性能、抗輻照能力和較好的催化及儲氫能力。

美國為非晶納米晶合金的研究開發做了大量創造性工作，投入了大量人力、物力和資金。非晶態軟磁合金帶材生產集中于聯信(Allied)公司及其附屬廠家；而快淬NdFeB則主要集中于通用汽車公司(GM)及其合作廠家。非晶納米晶合金應用研究一直以配電變壓器為重點，近幾年來在電子和電力電子應用方面獲得了相當大的進展。除美國之外，日本和德國在非晶納米晶合金應用開發方面擁有自己的特色，重點是電子和電力電子元件，例如高級音響磁頭、高頻電源(含開關電源)用變壓器、扼流圈和磁放大器等。

與美、日、德相比，我國非晶納米晶合金的產業規模與日本和德國相當，但遠小于美國。在工藝技術和產品質量方面與上述國家差距很大。國內現有制帶設備尚無法批量生產厚度小于20μm的超薄帶。因此，嚴重制約了國內非晶納米晶合金在各個領域的推廣應用。但通過前4個五年科技攻關計劃的實施，我國基本實現了非晶納米晶合金帶材及其制品的產業化。在十五期間，納米晶帶材及其制品的產業化開發又被列入重大科技攻關計劃，國家給予重點支持，旨在推動納米晶材料應用開發快速發展，滿足電力電子和電子信息等高新技術領域日益增長的迫切需求。

非晶納米晶軟磁合金優異的磁學性能

由于晶粒尺寸小，晶粒界面密度大，因此非晶納米晶材料具有許多優越性，其中有強度和硬度的提高、擴散性的增大、延展性和韌性的提高、密度的減小、彈性模量的變小、電阻率的增大、比熱的增大、熱膨脹系數的增大、熱導率的降低和優異的軟磁學特性等。

1988年Yoshizawa等研究的Fe-Cu-Nb-Si-B(也叫Finmet)合金具有高達1.25T的BS(飽和磁化強度)以及高達十萬的初始磁導率(μi)和相當于鈷基非晶的低鐵損。最近，用快速凝固方法制備部分晶化鐵基合金得到了深入的研究，這種bccα-Fe納米晶鑲嵌在非晶體的新材料后表現出良好的磁學性能：低矯頑力、高滲透性、磁致伸縮幾乎為零和低的損耗。

1、高飽和磁化強度

通過控制晶化過程，可以得到納米微晶鑲嵌在非晶體的非晶納米晶復合材料。適當組成的非晶納米晶材料表現出優良的機械和磁學性能，Fe-Si-B非晶納米晶的矯頑力大約為0.05Oe(相同成分非晶態的矯頑力為0.11Oe，納米晶的矯頑力為4.96Oe)。為了獲得更高的飽和磁化強度，Suzuki等人發明了新型納米晶系Fe-M-B(M=Zr,Nb,Hf)合金，其結構為bcc相納米晶(10~20nm)與非晶相基體的混合組織，其BS=1.5~1.7T。進一步研究證實，復合添加過渡族金屬(Zr,Nb,Hf,Ti,V,Ta,W等)及副族金屬(Cu,Au,Ag等)，可以大大改善Fe-M-B合金的軟磁性能，但BS值有所降低。因而通過合理調整成分可以得到不同的磁學性能，

如Fe91Zr7B2合金具有高達1.70T的BS值。

2、低矯頑力

Fe-Si-B非晶納米晶的矯頑力大約為0.05Oe(相同成分非晶態為0.11Oe，納米晶4.96Oe)，Fe-Si-B-Nb-Cu系納米復合相，BS為1.2~l.3T，1kHz下μi最高為1.0×105，Hc(矯頑力)約為0.5A/m。Fe-Zr-Nb-B系BS為l.4~1.6T，μi最高為1.6×105，Hc約1.2A/m,是當前軟磁材料中最優良的軟磁材料。

這些優良的磁特性是由于：(1)減少了納米bcc相的磁晶各向異性；(2)鐵磁性殘余非晶相介于bcc相之間發生磁耦合；(3)bcc相和非晶相間的元素再分配達到低的磁致伸縮；(4)在bcc相和非晶相界面上Nb和Zr的低擴散和偏析有控制bcc相顆粒長大的效果等。

3、高磁導

Fe-M-B(M=Zr,Nb,Hf)合金，其結構為bcc相納米晶(10~20nm)與非晶相基體的混合組織，其動態磁導率大于2.00×104，Fe88.7Zr7B3Co1.3合金具有很高BS值并有1.00×105的有效磁導率。