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1、非晶软磁合合金材料及及其产业现现状与发展展前景newmaaker1 非晶软软磁合金材材料及其应应用 1.1 非晶软磁磁合金材料料及其形成成机理 我我们根据原原子排列方方式把物质质划分为晶晶体和非晶晶体两类。物物质里面的的原子排列列是整齐有有序的叫做做晶体;物物质的原子子排列是混混乱的叫做做非晶体。通通常情况下下，金属及及合金在从从液体凝固固成固体时时，原子总总是从液体体的混乱排排列转变成成整齐的排排列，即成成为晶体。但但是，如果果金属或合合金的凝固固速度非常常快（例如如用每秒高高达一百万万度的冷却却速率将铁铁硼合金金熔体凝固固），原子子来不及整整齐排列便便被冻结住住了，最终终的原子排排列方式类
2、类似于液体体，是混乱乱的，这就就是非晶合合金（又称称为金属玻玻璃）。 由于不同同的物质形形成非晶所所需要的冷冷却速度大大不相同。单单一金属需需要每秒高高达一亿度度以上的冷冷却速度才才能形成非非晶态。受受目前工艺艺水平的限限制，实际际生产中难难以达到如如此高的冷冷却速度，普普通的单一一的金属难难以从生产产上制成非非晶。为了了获得非晶晶态的金属属，一般将将金属与其其它物质混混合。当原原子尺寸和和性质不同同的几种物物质搭配混混合后，就就形成了合合金。这些些合金具有有两个重要要性质：合金的成成分一般在在冶金学上上的所谓“共共晶”点附附近，它们们的熔点远远低于纯金金属，例如如FeSiiB合金的的熔点一般
3、般为12000度以下下，而纯铁铁的熔点为为15388度；由于原子子的种类多多了，合金金在液体时时它们的原原子更加难难以移动，在在冷却时更更加难以整整齐排列，也也就是说更更加容易被被“冻结”成成非晶。有有了上面的的两个重要要条件，合合金才可能能比较容易易地形成非非晶。实际际上，目前前所有的实实用非晶合合金都是两两种或更多多种元素组组成的合金金，例如FFe-Sii-B，FFeNiPPB，CooZr，ZZrTiCCuNi等等。 迄今今为止，国国内外非晶晶合金开发发最多的是是作为软磁磁材料的一一类。它们们在化学成成分上的一一个共同点点是：由两两类元素组组成：一类类是铁磁性性元素（铁铁、钴、镍镍或者他们
4、们的组合），它它们用来产产生磁性；另一类是是硅、硼、碳碳等，它们们称为类金金属，也叫叫做玻璃化化元素，有有了它们，合合金的熔点点比纯金属属降低了很很多，才容容易形成非非晶。 11.2 非非晶软磁合合金材料的的种类 11.2.11 铁基非非晶合金 铁基非晶晶合金：主主要元素是是铁、硅、硼硼、碳、磷磷等。它们们的特点是是磁性强（饱饱和磁感应应强度可达达1.4-1.7TT）、磁导导率、激磁磁电流和铁铁损等软磁磁性能优于于硅钢片，价价格便宜，最最适合替代代硅钢片，特特别是铁损损低（ 为为取向硅钢钢片的1/31/5），代代替硅钢做做配电变压压器可降低低铁损60070。铁基非非晶合金的的带材厚度度为0.0
5、03毫米左左右，广泛泛应用于中中低频变压压器的铁心心（一般在在10千赫赫兹以下），例例如配电变变压器、中中频变压器器、大功率率电感、电抗抗器等。 1.2.2 铁镍镍基非晶合合金 铁镍镍基非晶合合金：主要要由铁、镍镍、硅、硼硼、磷等组组成，它们们的磁性比比较弱（饱饱和磁感应应强度大约约为1T以以下），价价格较贵，但但磁导率比比较高，可可以代替硅硅钢片或者者坡莫合金金，用作高高要求的中中低频变压压器铁心，例例如漏电开开关互感器器。 1.2.3 钴基非晶晶合金 钴钴基非晶合合金：由钴钴和硅、硼硼等组成，有有时为了获获得某些特特殊的性能能还添加其其它元素，由由于含钴，它它们价格很很贵，磁性性较弱（饱饱
6、和磁感应应强度一般般在1T以以下），但但磁导率极极高，一般般用在要求求严格的军军工电源中的变变压器、电电感等，替替代坡莫合合金和铁氧氧体。 11.2.44 纳米(超微晶)软磁合金金材料 由由于非晶合合金中原子子的排列是是混乱无序序的这种特特殊结构，使使得非晶合合金具有一一些独特的的性质。所所以，以前前的非晶合合金在使用用时，必须须保证它们们处于非晶晶态。一般般的非晶合合金存在着着发生晶化化的可能性性，一旦在在晶化温度度以上退火火，材料内内部的原子子排列就变变成了有序序的，也就就是说成为为晶体，而而且晶粒组组织很粗大大，这时非非晶合金原原有的磁性性能就会丧丧失。因此此，一般的的非晶合金金都要在非
7、非晶状态下下使用。但但是，自从从八十年代代末，日本本的吉泽克克仁等发现现，含有CCu和Nbb的铁基非非晶合金在在晶化温度度以上退火火时，会形形成非常细细小的晶粒粒组织，晶晶粒尺寸仅仅有1020纳米米。这时材材料磁性能能不仅不恶恶化，反而而非常优良良。这种非非晶合金经经过特殊的的晶化退火火而形成的的晶态材料料称为纳米米晶合金（以以前也曾称称为超微晶晶合金）。 铁基纳米米晶合金由由铁、硅、硼硼和少量的的铜、钼、铌铌等组成，其其中铜和铌铌是获得纳纳米晶结构构必不可少少的元素。它它们首先被被制成非晶晶带材，然然后经过适适当退火，形形成微晶和和非晶的混混合组织。这这种材料虽虽然便宜，但但磁性能极极好，几
8、乎乎能够和非非晶合金中中最好的钴钴基非晶合合金相媲美美，但是却却不含有昂昂贵的钴，是是工业和民民用中高频频变压器、互互感器、电电感的理想想材料，也也是坡莫合合金和铁氧氧体的换代代产品。 1.3 非晶软磁磁合金材料料的优点 1.3.1优良的的磁性 与与传统的金金属磁性材材料相比，由由于非晶合合金原子排排列无序，没没有晶体的的各向异性性，而且电电阻率高，因因此具有高高的导磁率率、低的损损耗，是优优良的软磁磁材料，代代替硅钢、坡坡莫合金和和铁氧体等等作为变压压器铁心、互互感器、传传感器等，可可以大大提提高变压器器效率、缩缩小体积、减减轻重量、降降低能耗。非非晶合金的的磁性能实实际上是迄迄今为止非非晶
9、合金最最主要的应应用领域。 1.3.2高强韧韧性 明显显高于传统统的钢铁材材料，可以以作复合增增强材料，如如钓鱼杆等等。国外已已经把块状状非晶合金金应用于高高尔夫球击击球拍头和和微型齿轮轮。非晶合合金丝材可可能用在结结构零件中中，起强化化作用。另另外，非晶晶合金具有有优良的耐耐磨性，再再加上它们们的磁性，可可以制造各各种磁头。 1.3.3灵活的的处理工艺艺 和其它它磁性材料料相比，非非晶合金具具有很宽的的化学成分分范围，而而且即使同同一种材料料，通过不不同的后续续处理能够够很容易地地获得所需需要的磁性性。所以非非晶合金的的磁性能是是非常灵活活的，选择择余地很大大，为电力力电子元器器件的选材材提
10、供了方方便。 11.3.44制造工艺艺简单，节节能、环保保 传统的的薄钢板，从从炼钢、浇浇铸、钢锭锭开坯、初初轧、退火火、热轧、退退火、酸洗洗、精轧、剪剪切到薄板板成品，需需要若干工工艺环节、数数十道工序序。由于环环节多，工工艺繁杂，传传统的钢铁铁企业都是是耗能大户户和污染大大户，有“水水老虎”和和“电老虎虎”之称。而而非晶合金金的制造是是在炼钢之之后直接喷喷带，只需需一步就制制造出了薄薄带成品，工工艺大大简简化，节约约了大量宝宝贵的能源源，同时无无污染物排排放，对环环境保护非非常有利。正正是由于非非晶合金制制造过程节节能，同时时它的磁性性能优良，降降低变压器器使用过程程中的损耗耗，因此被被称
11、为绿色色材料和二二十一世纪纪的材料。表表1是非晶晶软磁合金金材料与其其它常用软软磁材料性性能的比较较。 1.4 非晶晶软磁合金金材料的应应用领域 由于非晶晶软磁合金金具有优良良的电磁性性能，应用用领域非常常广阔。 1.4.1电力电电子技术领领域： 大大功率中、高高频变压器器 逆变电电源变压器器 大功率率开关电源源变压器 1.4.2通讯技技术： 程程控交换机机电源 数数据交换接接口部件 脉冲变压压器 UPPS电源滤滤波和存储储电源、功功率因素校校正扼流圈圈、标准扼扼流圈 11.4.33抗电磁干干扰部件： 交流电电源、可控控硅、EMMI差模、共共模电感、输输出滤波电电感 1.4.4开开关电源： 磁
12、饱和和电抗器 磁放大器器 尖峰抑抑制器 扼扼流圈 11.4.55传感器： 电流电电压互感器器 零序电电流互感器器 漏电开开关互感器器 防盗感感应标签 1.5有有关非晶软软磁合金材材料的几个个问题 11.5.11 材料稳稳定性 11.5.11.1温度度稳定性(指非晶态态合金的磁磁性能随使使用温度的的变化)： 常用的的磁性材料料，当温度度升高时，其其饱和磁通通密度都是是下降的。当当温度高于于一定值时时，材料变变成顺磁性性的，原有有磁性能丧丧失，无法法继续使用用。这个温温度称为磁磁性材料的的居里温度度（或居里里点）。居居里点越高高，表明材材料可能的的使用温度度越高，即即材料的温温度稳定性性越好。 对
13、于几种种常用的磁磁性材料，其其居里温度度如下： 硅钢：600，坡莫合合金：4400，铁氧体体： 4400 铁氧体无无论是饱和和磁通密度度还是居里里点都是最最低的；硅硅钢的居里里点最高，可可惜只能在在低频使用用；坡莫合合金的居里里点较高，饱饱和磁通密密度中等，同同时能在220kHzz以上使用用，但价格格高；而不不同的非晶晶态合金具具有不同的的饱和磁通通密度和居居里点，分分别可以应应用于高频频和低频，同同时价格也也低于相应应的其它材材料。因此此，可以说说非晶态合合金作为变变压器铁心心使用是非非常理想的的。 除了了居里点以以外，非晶晶态合金的的晶化温度度也是衡量量材料温度度稳定性的的一个重要要参数。
14、由由于非晶态态合金在高高温下会发发生晶化，由由此它的使使用温度受受到晶化温温度的限制制。但是，非非晶态合金金的晶化温温度的高低低是足以应应付几乎所所有使用条条件的。通通常，非晶晶态合金的的晶化温度度在45006000 之间，而而高频电源源中的其它它元器件的的最高使用用温度也只只不过在1150以下。非非晶态合金金的温度稳稳定性对于于某些应用用是至关重重要的，因因此，在非非晶态合金金的研究开开发过程中中，温度稳稳定性得到到了充分的的重视。早早在八十年年代，广大大军工用户户就提出了了非常严格格的温度稳稳定性要求求。 通常常情况下，非非晶态合金金必须满足足如下要求求： 温度度范围：-55+1330 ，
15、主要要性能变化化率：15% 钴基非晶晶合金的磁磁性能温度度稳定性相相当好，通通常作为军军工产品使使用。对于于铁基微晶晶合金，虽虽然性能的的变化率较较大，但值值得注意的的是，其高高频损耗随随使用温度度的升高而而降低。考考虑到变压压器铁心的的实际工作作温度总是是高于室温温，这种变变化实际上上是有利的的。 综上上所述，非非晶态合金金的温度稳稳定性非常常值得信赖赖，使用温温度在1330以下的变变压器铁心心完全没有有问题。 1.5.1.2时时效稳定性性（指在一一定温度下下，非晶态态合金的磁磁性能随时时间的变化化）： 对对于大多数数变压器铁铁心来说，其其使用时间间往往较长长。由于非非晶态合金金处于亚稳稳态
16、，在一一定条件下下有晶化的的趋势。这这使人们担担心，随着着使用时间间的延长，非非晶合金的的磁性能会会不会由于于晶化而丧丧失。为了了验证非晶晶态合金经经过长时间间使用会不不会失效，最最直接的方方法莫过于于将非晶态态合金铁心心在实际使使用条件下下长期运转转，观察磁磁性能的变变化。美国国自八十年年代就已经经开始非晶晶态合金的的生产，并并大量应用用于配电变变压器铁心心。根据大大量报道，这这些变压器器一直在正正常运行，表表明非晶铁铁心的时效效稳定性是是可靠的。我我国自八十十年代起将将非晶态合合金应用于于开关电源源、中频变变压器及漏漏电保护开开关等多种种场合，至至今没有因因为铁心性性能恶化导导致变压器器失
17、效的例例子，这充充分证明我我国的非晶晶态合金在在时效稳定定性方面是是安全的。 但是，对对于众多的的非晶态合合金来说，都都进行模拟拟实际应用用的长时间间试验显然然是不现实实的。正如如前面所述述， 非晶晶态合金在在一定温度度下有发生生晶化的趋趋势，这种种趋势随着着温度的降降低是呈指指数规律迅迅速递减的的。根据这这种规律，我我们通常利利用高温短短时间的时时效试验代代替低温长长时间的试试验，用以以说明材料料的时效稳稳定性。对对于常见的的非晶软磁磁合金，最最常用的试试验条件为为：时效温温度1300，时效时时间2000小时。 从试验结结果来看，非非晶态合金金的高温时时效稳定性性是非常好好的。一般般认为，非
18、非晶态合金金在1300以下使用用是可靠的的，有些品品种的使用用温度甚至至可以达到到150。 1.55.1.33磁冲击稳稳定性（非非晶纳米晶晶铁心经过过强磁场的的冲击后保保持原有磁磁性能的能能力）： 非晶铁心心在使用过过程中，有有时会受到到来自电源源内部或外外部的强磁磁场冲击。在在强磁场冲冲击后，铁铁心保持原原有性能是是非常关键键的。否则则，铁心性性能的恶化化会降低电电源效率，严严重的甚至至造成铁心心工作点偏偏移，使铁铁心饱和，损损坏开关管管。为了研研究非晶态态合金的磁磁冲击稳定定性，曾经经对不同材材料的铁心心进行了一一系列磁冲冲击试验，试试验结果充充分表明，非非晶态合金金经过适当当处理后，磁磁
19、性能完全全可以经受受强磁场的的冲击而基基本复原。 1.5.1.4机机械稳定性性（指非晶晶态合金经经过机械冲冲击振动后后磁性能的的变化）： 非晶态态合金在使使用前，一一般都要经经过热处理理。而经过过热处理后后，材料比比较脆。但但无论什么么材料，作作为变压器器铁心使用用时，大多多数要放在在保护盒中中或表面注注塑后使用用。对于非非晶态合金金，在铁心心装入保护护盒时通常常还要加入入某些衬垫垫物，如硅硅脂、海绵绵等。这些些措施完全全可以保证证铁心在使使用中不发发生损坏和和磁性能恶恶化。 在在非晶态合合金研究开开发的初期期，首先是是在军工电电源中应用用的。军工工设备严酷酷的工作条条件，对铁铁心的性能能要求
20、十分分苛刻。例例如，对于于航空航天天装备中的的开关电源源，对变压压器铁心机机械稳定性性的要求一一般是： 耐机械冲冲击性：加加速度555g，持续续时间8mms，冲击击3次，要要求损耗变变化率 DDP/P15%。 耐机机械振动：频率2005000Hz，加加速度5gg，扫描445分钟，两两个方向，要要求损耗变变化率 DDP/P15%。 离心心试验：恒恒加速度115g，55分钟，要要求损耗变变化率 DDP/P15%。 根据据上述要求求，曾经对对非晶态合合金作了一一系列机械械稳定性试试验。 经经过一系列列机械冲击击和振动等等试验，非非晶铁心的的磁性能变变化率相当当低，完全全满足使用用要求。 总之，非非晶
21、态合金金的机械稳稳定性良好好。目前，在在非晶中心心的产品中中，每年用用于军工电电源的铁心心在一万只只以上。既既然它们可可以稳定地地应用于军军工电源，那那么在使用用条件相对对温和的民民品中理所所当然也是是可以胜任任的。 11.5.22规模生产产问题 目目前，国内内非晶软磁磁合金生产产企业中多多数企业程程度不同地地存在批量量产品质量量不够稳定定、产品一一致性差、性性能指标离离散较大的的问题，其其主要原因因是有的生生产厂家技技术装备差差、生产工工序不全，检检测手段落落后，综合合研发实力力不强。作作为新兴的的产业，其其发展和进进步必然有有一个动态态过程。 2 非晶晶软磁合金金材料产业业发展历程程和现状
22、 2.1发发展历程 第一阶段段，19667年11988年年：19667年Duuwez教教授率先开开发出Fee-P-CC系非晶软软磁合金，带带动了第一一个非晶合合金研究开开发热潮。11979年年美国Allliedd Siggnal公公司开发出出非晶合金金宽带的平平面流铸带带技术，并并于19882年建成成非晶带材材连续生产产厂，先后后推出命名名为Mettglass的Fe基基、Co基基和FeNNi基系列列非晶合金金带材，标标志着非晶晶合金产业业化和商品品化的开始始。19884年美国国四个变压压器厂家在在IEEEE会议上展展示了实用用的非晶配配电变压器器，从而将将非晶合金金应用开发发推向高潮潮。在这期
23、期间，美国国主要致力力于非晶合合金带材的的大规模生生产和节能能非晶配电电变压器的的推广应用用，在技术术和产品方方面基本形形成垄断。到到19899年，美国国Alliied SSignaal公司已已经具有年年产6万吨吨非晶带材材的生产能能力，全世世界约有1100万台台非晶配电电变压器投投入运行，所所用铁基非非晶带材几几乎全部来来源于该公公司。除美美国之外，日日本和德国国在非晶合合金应用开开发方面拥拥有自己的的特色，重重点是电子子和电力电电子元件，例例如高级音音响磁头、高高频电源（含含开关电源源）用变压压器、扼流流圈、磁放放大器等。但但在19888年以前前，由于专专利问题，日日本的非晶晶发展始终终受
24、到美国国的制约。 第二阶段段，19888年至至今：19988年日日本日立金金属公司的的Yashhizawwa等人在在非晶合金金基础上通通过晶化处处理开发出出纳米晶软软磁合金（FFinemmet）。此此类合金的的突出优点点在于兼备备了铁基非非晶合金的的高磁感和和钴基非晶晶合金的高高磁导率、低低损耗，并并且是成本本低廉的铁铁基材料。因因此铁基纳纳米晶合金金的发明是是软磁材料料的一个突突破性进展展，从而把把非晶态合合金研究开开发又推向向一个新高高潮。纳米米晶合金可可以替代钴钴基非晶合合金、晶态态坡莫合金金和铁氧体体，在高频频电力电子子和电子信信息领域中中获得广泛泛应用，达达到减小体体积、降低低成本等
25、目目的。19988年当当年，日立立金属公司司纳米晶合合金既实现现了产业化化，并有产产品推向市市场。19992年德德国VACC公司开始始推出纳米米晶合金替替代钴基非非晶合金，尤尤其在网络络接口设备备上，如IISDN，大大量采用纳纳米晶磁心心制作接口口变压器和和数字滤波波器件。在在此期间，美美国Alllied Signnal公司司（现被HHoneyywelll公司兼并并）也加强强了非晶合合金在电力力电子领域域的推广应应用，先后后推出4个个系列的铁铁心制品。 2.2国国内研究开开发现状 国内非晶晶材料研究究始于19976年，国国家科委从从“六五”开开始连续55个五年计计划均将非非晶、纳米米晶合金研研
26、究开发和和产业化列列入重大科科技攻关项项目。其中中标志性的的成果分别别是：“七七五”期间间建成百吨吨级非晶带带材中试生生产线，带带材宽度达达到1000mm；“八八五”期间间突破了非非晶带材在在线自动卷卷取技术，并并建成年产产20万只只非晶铁心心中试生产产线；“九九五”期间间，成立了了国家非晶晶微晶合金金工程技术术研究中心心，建成了了千吨级铁铁基非晶带带材生产线线，带材宽宽度达到2220mmm，同时建建成年产6600吨非非晶配电变变压器铁心心生产线。通通过前4个个五年科技技攻关计划划的实施，我我国基本实实现了非晶晶合金带材材及制品产产业化。在在十五期间间，纳米晶晶带材及其其制品产业业化开发又又被
27、列入重重大科技攻攻关计划，国国家给予重重点支持，旨旨在推动纳纳米晶材料料应用开发发快速发展展，满足电电力电子和和电子信息息等高新技技术领域日日益增长的的迫切需求求。目前,国内从事事非晶软磁磁合金材料料生产的单单位约200多家,其其中安泰科科技股份有有限公司（原原钢铁研究究总院部分分转制上市市）是国内内非晶材料料研究开发发力量最强强、产业规规模最大的的单位，也也是上述国国家科技攻攻关项目的的主要承担担单位。目目前具有年年产非晶带带材30000吨，纳纳米晶带材材300吨吨的生产能能力。 通通过这个个五年科技技攻关计划划的实施，我我国基本实实现了非晶晶合金带材材及制品产产业化。在在十五期间间，纳米晶
28、晶带材及其其制品产业业化开发仍仍然被列入入国家重大大科技攻关关计划，给给予重点支支持，旨在在推动非晶晶纳米晶材材料应用开开发快速发发展，满足足电力电子子和电子信信息等高新新技术领域域日益增长长的迫切需需求。 目目前，非晶晶软磁合金金所达到的的最好单项项性能水平平为： 初初始磁导率率 0 = 144 1004 钴基基非晶 最最大磁导率率 m = 2220 1104 钴钴基非晶 矫顽力 Hc = 0.0001 OOe 钴基基非晶 矩矩形比 BBr/Bss = 00.9955 钴基非非晶 饱和和磁化强度度 4MMs = 183000 Gss 铁基非非晶 电阻阻率 = 2700 微欧厘厘米 与美美、日
29、、德德相比，我我国非晶合合金带材的的产业规模模与日本和和德国相当当，但远小小于美国。在在工艺技术术和产品质质量方面与与上述国家家差距很大大。尤其对对纳米晶合合金来说，国国内现有制制带设备尚尚无法批量量生产厚度度小于200m的超超薄带。因因此，严重重制约了国国内非晶、纳纳米晶合金金在高频电电力电子领领域的推广广应用。 2.3当当前普及应应用的难点点 由于国国内厂商带带材和变压压器的生产产没有形成成规模，导导致非晶材材料和非晶晶变压器的的成本较高高，同等规规格下非晶晶变压器的的售价为SS9的1.5倍，用用户大约要要7-8年年才能通过过节省的能能耗收回初初期增加的的投资，虽虽然国家出出台有关非非晶变
30、压器器生产和使使用者税收收优惠的政政策，但使使用者积极极性仍然不不高，只有有在非晶变变压器的售售价为S99的1.33倍（非晶晶铁心价格格降为300元/公斤斤左右），用用户大约要要3-4年年通过节省省的能耗收收回初期增增加的投资资，用户会会有较强的的积极性。因因此如何协协调非晶带带材、铁心心的生产者者同变压器器生产者以以及变压器器使用者三三者之间的的关系是非非晶材料是是否能大量量应用的关关键。目前前的应用多多偏向于一一些特殊要要求的场合合，如上述述问题能得得到很好的的解决，非非晶材料和和非晶变压压器的市场场规模会迅迅速增长。 3非晶软软磁合金材材料的市场场前景和发发展方向 3.1不不断扩展的的应
31、用市场场 非晶态态合金的应应用首先是是在八十年年代初期，在在军工电源源上开始的的。军工电电源严酷的的工作条件件是对非晶晶铁心磁性性能稳定性性的极大考考验。在过过去的二十十年中，非非晶铁心已已经应用在在多种军工工装备，如如火箭、机机载雷达、水水雷、坦克克等电源，使使用非晶铁铁心的就更更多。随着着市场经济济的发展，非非晶态合金金的应用领领域逐渐扩扩展到广大大的民用产产品。目前前民品是非非晶中心最最主要的产产品，应用用场合主要要包括：互互感器铁心心、大功率率逆变电源源变压器和和电抗器铁铁心、各种种形式的开开关电源变变压器和电电感铁心、各各种传感器器铁心等。 非晶和微微晶合金在在近十年来来发展迅速速，
32、不但在在材料和工工艺，而且且在应用方方面都取得得了很大的的进步。 在低频电电磁元件中中，铁基非非晶合金被被大量应用用，在电力力配电变压压器中的应应用已取得得良好效果果，成为现现在生产量量最大的非非晶合金。可可以向电源源中的整流流变压器，滤滤波电抗器器等电磁元元件扩展。11990年年开发出的的FeMBB（M为ZZr、Hff、Ta）和和FeZrrNbBCCu微晶合合金（Naanopeerm合金金），不但但工频损耗耗低，而且且饱和磁密密高，磁致致伸缩系数数也小，是是工频电磁磁元件用软软磁材料中中性能比较较理想的，在在低频领域域可以代替替硅钢和铁铁基合金，在在中、高频频领域可以以代替钴基基非晶合金金和
33、铁镍高高导磁合金金。19998年开发发出FeCCoZrBBCu非晶晶合金（商商品名Hiitperrm），饱饱和磁通密密度Bs高高达2.00T，可以以代替FeeCoV系系高导磁合合金，是低低频电磁元元件用软磁磁材料的最最新进展。 中、高频频领域首选选的非晶和和微晶合金金是钴基非非晶合金和和铁基微晶晶合金。一一般(18825)m厚的的带材，用用于1000kHz，小小于18m厚的薄薄带，用于于500kkHz11MHz。钴钴基非晶合合金20m厚的薄薄带，P00.2T/100kkHz只有有30W/kg。现现在见到报报导最好的的3.8m厚渗铬铬的CoFFeCrSSiB非晶晶合金薄带带，P0.1T/11MH
34、z为为140WW/kg，PP0.1TT/10MMHz为11022WW/kg，e(1MMHz)为为11004。 非非晶、纳米米晶合金的的应用领域域非常广泛泛，表2列列出了非晶晶纳米晶合合金带材的的典型性能能和一些主主要应用。 在电力领领域，非晶晶、纳米晶晶合金均得得到大量应应用。由于于非晶合金金的工频铁铁损仅为硅硅钢的1/5-1/3，利用用非晶合金金取代硅钢钢可使配电电变压器的的空载损耗耗降低600%-700%。因此此，非晶配配电变压器器作为换代代产品有很很好的应用用前景。在在“九五”期期间，我国国自行建成成了年生产产能力10000吨的的非晶带材材生产线及及相应的年年产6000吨非晶配配电变压器
35、器铁心生产产线，这为为在我国大大力推广节节能型非晶晶配电变压压器奠定了了良好基础础。纳米晶晶合金的最最大应用是是电力互感感器铁心。电电力互感器器是专门测测量输变电电线路上电电流和电能能的特种变变压器。近近年来高精精度等级（如如0.2级级、0.22S级、00.5S级级）的互感感器需求量量迅速增加加。传统的的冷轧硅钢钢片铁心往往往达不到到精度要求求，虽然高高磁导率玻玻莫合金可可以满足精精度要求，但但价格高。而而采用纳米米晶铁心不不但可以达达到精度要要求、而且且价格低于于玻莫合金金。 从目目前国内外外应用以及及今后发展展来看，非非晶合金的的大量使用用还是在电电力系统： a.配配电变压器器铁心。铁铁基
36、非晶合合金铁心具具有高饱和和磁感应强强度、低矫矫顽力、低低损耗（相相当于硅钢钢片的1/31/5）、低低激磁电流流、良好的的温度稳定定性，使非非晶合金变变压器运行行过程中的的空载损失失远低于硅硅钢变压器器。这种情情况尤其适适用于空载载时间长、用用电效率低低的农村电电网。美国国通过使用用这种变压压器每年可可节约近5501009KWHH的空载损损耗，节能能产生的经经济效益约约为35亿亿美元。 b.电力力互感器铁铁心。在变变电站使用用大量的电电力互感器器，它们对对铁心材料料的要求非非常苛刻，不不仅要求高高的磁性指指标（如高高导磁率、高高饱和磁感感、低损耗耗等），而而且要求铁铁心材料的的整个磁化化曲线满
37、足足一定的条条件，以保保证互感器器在整个测测量范围内内的精度。近近年来，非非晶微晶合合金作为互互感器铁心心的应用逐逐渐广泛起起来，取得得了非常理理想的效果果。 c.开关电源源变压器及及电感铁心心。传统的的电源都是是在50赫赫兹（称为为工频）下下将交流电电变换成直直流电的。由由于工作频频率低，变变压器的体体积大、能能耗高、效效率低。开开关电源是是自20世世纪70年年代发展起起来的新型型电源技术术，它采用用20千赫赫兹以上的的工作频率率，大大缩缩小了变压压器的体积积、减轻了了重量、提提高了效率率。在开关关电源中使使用非晶微微晶合金作作为铁心的的元器件有有：主变压压器、控制制变压器、共共模电感、噪噪
38、声滤波器器、滤波电电感、储能能电感、电电抗器、磁磁放大器、尖尖峰抑制器器、饱和电电感、脉冲冲压缩器、开开关管保护护电感等。 d.漏电电开关互感感器铁心。漏漏电开关是是安装在电电器前面，用用来保护电电器和人的的用电安全全的装置。当当由于设备备绝缘不良良或者人体体触电时，会会在互感器器的次级线线圈中感应应出信号，经经过处理后后使得电闸闸跳开，切切断电路，保保护电器或或人身的安安全。过去去一般采用用坡莫合金金（铁镍合合金）作为为这种互感感器铁心。自自从八十年年代以来，非非晶合金开开始作为漏漏电开关中中的互感器器铁心，国国内目前用用量极大。 在电力电电子领域，随随着高频逆逆变技术的的成熟，传传统大功率
39、率线性电源源开始大量量被高频开开关电源所所取代，而而且为了提提高效率，减减小体积，开开关电源的的工作频率率越来越高高，这就对对其中的软软磁材料提提出了更高高的要求。硅硅钢高频损损耗太大，已已不能满足足使用要求求；铁氧体体虽然高频频损耗较低低，但在大大功率条件件下仍然存存在很多问问题，一是是饱和磁感感低，无法法减小变压压器的体积积；二是居居里温度低低，热稳定定性差；三三是制作大大尺寸铁心心成品率低低，成本高高。目前采采用功率铁铁氧体的单单个变压器器的转换功功率不超过过20kWW。纳米晶晶软磁合金金同时具有有高饱和磁磁感和很低低的高频损损耗，且热热稳定性好好，是大功功率开关电电源用软磁磁材料的最最
40、佳选择。采采用纳米晶晶铁心的变变压器的转转换功率可可达5000kW，体体积比功率率铁氧体变变压器减少少50%以以上。目前前在逆变焊焊机电源中中纳米晶合合金已经获获得广泛应应用，在通通讯、电动动交通工具具、电解电电镀等领域域用开关电电源中的应应用正在积积极开发之之中。 在在电子防窃窃系统中，早早期利用钴钴基非晶窄窄带的谐波波式防盗标标签在图书书馆中获得得了大量应应用。最近近利用铁镍镍基非晶带带材的声磁磁式防盗标标签克服了了谐波式防防盗标签误误报警率高高、检测区区窄等缺点点，应用市市场已经扩扩展到超级级市场。可可以预见，随随开放式服服务方式的的发展，作作为防盗防防伪的非晶晶合金带材材和丝材的的应用
41、会急急剧增长。 在电子信信息领域，随随着计算机机、网络和和通讯技术术的迅速发发展，对小小尺寸、轻轻重量、高高可靠性和和低噪音的的开关电源源和网络接接口设备的的需求日益益增长、要要求越来越越高。例如如，为了减减小体积，计计算机开关关电源的工工作频率已已经从200kHz提提高到5000kHzz；为了实实现CPUU的低电压压大电流供供电方式，采采用磁放大大器稳定输输出电压；为了消除除各种噪音音，采用抑抑制线路自自生干扰的的尖峰抑制制器，以及及抑制传导导干扰的共共模和差模模扼流圈。因因此，在开开关电源和和接口设备备中增加了了大量高频频磁性器件件。非晶、纳纳米晶合金金在此大有有用武之地地。 在民民用产品
42、中中，变频技技术有利于于节约电能能、并减小小体积和重重量，正在在大量普及及。但负面面效应不可可忽视，如如果变频器器中缺少必必要的抑制制干扰环节节，会有大大量高次谐谐波注入电电网，使电电网总功率率因素下降降。减少电电网污染最最有效的办办法之一是是在变频器器中加入功功率因数校校正（PFFC）环节节，其中关关键部件是是高频损耗耗低、饱和和磁感大的的电感铁心心。铁基非非晶合金在在此类应用用中有明显显优势，将将在变频家家电绿色化化方面发挥挥重要作用用。目前在在变频空调调中使用非非晶PFCC电感已经经成为一个个热点。 目前在以以下几个方方面还存在在推广应用用市场： a.替代代极薄硅钢钢产品，从从上海钢研研
43、所极薄硅硅钢产品的的市场需求求知道，极极薄硅钢（厚厚度0.1mm）在在20世纪纪70年代代大量用于于400HHz以上各各种电子元元件如高频频变压器、电电抗器、磁磁屏蔽等，目目前这方面面的市场需需求较大，但但供方难以以满足需要要，用非晶晶纳米晶合合金材料替替代，不仅仅可以提高高产品性能能、质量和和促使小型型化，而且且价格上也也有利可图图。 b.高磁导率率和大功率率磁心器件件，由于国国内铁氧体体生产设备备和技术条条件的限制制，高磁导导率、高性性能、大功功率铁氧体体难以满足足国内市场场需求，如如采用非晶晶纳米晶材材料取而代代之，可以以促使一些些电子设备备国产化、小小型化。 c.工作作环境温度度高和环
44、境境恶劣等的的一些电子子产品，如如油田钻探探、海洋探探测等特殊殊环境使用用的电子产产品用的各各种磁性器器件，选用用非晶纳米米晶合金材材料制作，可可以物尽其其用，避免免选材上的的困扰。 d.航空空、航天等等军工产品品用的各种种磁性器件件需要小而而轻、温度度稳定性好好、磁性要要求高，使使用非晶纳纳米晶合金金材料远优优于其他软软磁材料。 e.高频频、大电流流、大功率率电源变压压器、电抗抗器、滤波波器等器件件的小型化化，目前这这些器件大大都采用铁铁氧体或冷冷轧硅钢，工工作频率ff=20kkHz，工工作磁感BB=0.22T0.3T，如如采用非晶晶纳米晶合合金磁心，可可将工作频频率提高到到f=400kHz
45、50kHHz，工作作磁感B=0.5TT0.66T，可以以大大减小小磁心器件件的体积和和尺寸。 f.各种种抗EMII器件、噪噪声抑制器器和尖峰抑抑制器。 总之，非非晶、纳米米晶合金不不仅软磁性性能优异，而而且工艺简简单、成本本低廉，正正在成为一一类十分重重要的、具具有市场竞竞争优势的的基础功能能材料。可可以预见，非非晶、纳米米晶材料对对我国传统统产业改造造和高新技技术快速发发展将发挥挥越来越重重要的作用用。 3.2未来发发展方向 在非晶合合金的产业业化发展过过程中，非非晶纳米晶晶合金带材材及其铁心心制品一直直是主流，非非晶丝材的的研究开发发和产业化化是重要分分支。19980年，日日本Haggiw
46、arra首先提提出采用内内圆水纺法法制备非晶晶合金丝材材，随后日日本的Unnitikka公司开开始利用此此法商业生生产Fe基基和Co基基非晶丝，作作为产业化化的软磁材材料，应用用重点集中中在图书馆馆和超市用用防盗标签签。此外，利利用非晶丝丝材各种独独特的物理理效应开发发各类高性性能传感器器一直受到到特别关注注。尤其最最近在钴基基非晶丝材材中发现巨巨磁阻抗效效应以来，高高精度磁敏敏传感器的的开发成为为热点。11999年年日本科学学技术振兴兴事业团委委托名古屋屋大学和爱爱知钢铁公公司联合开开发MI微微型磁传感感器和专用用集成电路路心片，目目标是将非非晶丝MII传感器用用于高速公公路汽车自自动导航和和安全监测测系统。随随着纳米科科学技术和和快淬技术术的迅速发发展，非晶晶纳米晶软软磁合金材材料也在不不断进步，不不仅现已产产业化的薄薄带产品性性能和质量量大大提高高，而且还还在研制开开发非晶纳纳米晶合金金粉末及粉粉末制品、薄薄膜材料、复复合材料等等，这些新新型纳米材材料的研制制开发及产产业化将对对电子变压压器行业产产生极大的的潜在影响响。(ennd)