非晶軟磁合金材料及其形成機(jī)理
根據(jù)原子排列方式把物質(zhì)劃分為晶體和非晶體兩類(lèi)。物質(zhì)里面的原子排列是整潔有序的叫做晶體;物質(zhì)的原子排列是混亂的叫做非晶體。通常情況下，金屬及合金在從液體凝固成固體時(shí)，原子總是從液體的混亂排列轉(zhuǎn)變成整潔的排列，即成為晶體。但是，假如金屬或合金的凝固速度非常快（例如用每秒高達(dá)一百萬(wàn)度的冷卻速率將鐵－硼合金熔體凝固），原子來(lái)不及整潔排列便被凍結(jié)住了，終極的原子排列方式類(lèi)似于液體，是混亂的，這就是非晶合金（又稱(chēng)為金屬玻璃）。
由于不同的物質(zhì)形成非晶所需要的冷卻速度大不相同。單一金屬需要每秒高達(dá)一億度以上的冷卻速度才能形成非晶態(tài)。受目前工藝水平的限制，實(shí)際生產(chǎn)中難以達(dá)到如此高的冷卻速度，普通的單一的金屬難以從生產(chǎn)上制成非晶。為了獲得非晶態(tài)的金屬，一般將金屬與其它物質(zhì)混合。當(dāng)原子尺寸和性質(zhì)不同的幾種物質(zhì)搭配混合后，就形成了合金。這些合金具有兩個(gè)重要性質(zhì)：①合金的成分一般在冶金學(xué)上的所謂“共晶”點(diǎn)四周，它們的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于純金屬，例如FeSiB合金的熔點(diǎn)一般為1200度以下，而純鐵的熔點(diǎn)為1538度；②由于原子的種類(lèi)多了，合金在液體時(shí)它們的原子更加難以移動(dòng)，在冷卻時(shí)更加難以整潔排列，也就是說(shuō)更加輕易被“凍結(jié)”成非晶。有了上面的兩個(gè)重要條件，合金才可能比較輕易地形成非晶。實(shí)際上，目前所有的實(shí)用非晶合金都是兩種或更多種元素組成的合金，例如Fe-Si-B，F(xiàn)eNiPB，CoZr，ZrTiCuNi等
圖1.非晶軟磁合金材料粉末
非晶軟磁合金材料的優(yōu)點(diǎn)
1.優(yōu)良的磁性
與傳統(tǒng)的金屬磁性材料相比，由于非晶合金原子排列無(wú)序，沒(méi)有晶體的各向異性，而且電阻率高，因此具有高的導(dǎo)磁率、低的損耗，是優(yōu)良的軟磁材料，代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等，可以大大進(jìn)步變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實(shí)際上是迄今為止非晶合金最主要的應(yīng)用領(lǐng)域
2.高強(qiáng)韌性
明顯高于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，可以作復(fù)合增強(qiáng)材料，如釣魚(yú)桿等。國(guó)外已經(jīng)把塊狀非晶合金應(yīng)用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結(jié)構(gòu)零件中，起強(qiáng)化作用。另外，非晶合金具有優(yōu)良的耐磨性，再加上它們的磁性，可以制造各種磁頭
3.靈活的處理工藝
和其它磁性材料相比，非晶合金具有很寬的化學(xué)成分范圍，而且即使同一種材料，通過(guò)不同的后續(xù)處理能夠很輕易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的，選擇余地很大，為電力電子元器件的選材提供了方便
4.制造工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能、環(huán)保
傳統(tǒng)的薄鋼板，從煉鋼、澆鑄、鋼錠開(kāi)坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品，需要若干工藝環(huán)節(jié)、數(shù)十道工序。由于環(huán)節(jié)多，工藝繁雜，傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)都是耗能大戶(hù)和污染大戶(hù)，有“水老虎”和“電老虎”之稱(chēng)。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶，只需一步就制造出了薄帶成品，工藝大大簡(jiǎn)化，節(jié)約了大量寶貴的能源，同時(shí)無(wú)污染物排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。正是由于非晶合金制造過(guò)程節(jié)能，同時(shí)它的磁性能優(yōu)良，降低變壓器使用過(guò)程中的損耗，因此被稱(chēng)為綠色材料和二十一世紀(jì)的材料
非晶軟磁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域
由于非晶軟磁合金具有優(yōu)良的電磁性能，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，主要應(yīng)用以下幾個(gè)方面
1.電力電子技術(shù)領(lǐng)域
? 大功率中、高頻變壓器
? 逆變電源變壓器
? 大功率開(kāi)關(guān)電源變壓器
? 無(wú)功補(bǔ)償串聯(lián)電抗器
2.通訊技術(shù)
? 程控交換機(jī)電源
? 數(shù)據(jù)交換接口部件
? 脈沖變壓器
? UPS電源濾波和存儲(chǔ)電源、功率因素校正扼流圈、標(biāo)準(zhǔn)扼流圈
3.抗電磁干擾部件
交流電源、可控硅、EMI差模、共模電感、輸出濾波電感
4.傳感器
? 電流電壓互感器
? 零序電流互感器
? 漏電開(kāi)關(guān)互感器