非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時(shí)原子來(lái)不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)，組成它物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性，沒(méi)有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能，由于它的性能優(yōu)異、工藝簡(jiǎn)單，從80年代開(kāi)始成為國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B類(lèi)金屬元素所構(gòu)成,它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(1.54T)，磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等各方面都優(yōu)于硅鋼片的特點(diǎn)。

鐵基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)

特別是鐵損低(為取向硅鋼片的1/3-1/5)，代替硅鋼做配電變壓器可節(jié)能60-70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03mm左右，廣泛應(yīng)用于配電變壓器、大功率開(kāi)關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯, 適合于10kHz 以下頻率使用

由于超急冷凝固，合金凝固時(shí)原子來(lái)不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)，沒(méi)有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，稱(chēng)之為非晶合金，被稱(chēng)為是冶金材料學(xué)的一項(xiàng)革命。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能，如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性，高的電阻率和機(jī)電耦合性能等。由于它的性能優(yōu)異、工藝簡(jiǎn)單，從80年代開(kāi)始成為國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。

在以往數(shù)千年中，人類(lèi)所使用的金屬或合金都是晶態(tài)結(jié)構(gòu)的材料，其原子三維空間內(nèi)作有序排列、形成周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

而非晶態(tài)金屬或合金是指物質(zhì)從液態(tài)(或氣態(tài))急速冷卻時(shí)，因來(lái)不及結(jié)晶而在室溫或低溫保留液態(tài)原子無(wú)序排列的凝聚狀態(tài)，其原子不再成長(zhǎng)程有序、周期性和規(guī)則排列，而是出于一種長(zhǎng)程無(wú)序排列狀態(tài)。具有鐵磁性的非晶態(tài)金合金又稱(chēng)鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃(Glassy Alloy)，為了敘述方便，以下均稱(chēng)為非晶態(tài)合金。

折疊編輯本段發(fā)展簡(jiǎn)史

1960年美國(guó)Duwez教授發(fā)明用快淬工藝制備非晶態(tài)合金為始。其間，非晶軟磁合金的發(fā)展大體上經(jīng)歷了兩個(gè)階段:第yi個(gè)階段從1967年開(kāi)始，直到1988年。1984年美國(guó)四個(gè)變壓器廠家在IEEE會(huì)議上展示實(shí)用非晶配電變壓器則標(biāo)志著第yi階段達(dá)到高潮，到1989年，美國(guó)AlliedSignal公司已經(jīng)具有年產(chǎn)6萬(wàn)噸非晶帶材的生產(chǎn)能力，全世界約有100萬(wàn)臺(tái)非晶配電變壓器投入運(yùn)行，所用鐵基非晶帶材幾乎全部來(lái)源于該公司。從1988年開(kāi)始，非晶態(tài)材料發(fā)展進(jìn)入第二階段。這個(gè)階段具有標(biāo)志性的事件是鐵基納米晶合金的發(fā)明。1988年日本日立金屬公司的Yashiwa等人在非晶合金基礎(chǔ)上通過(guò)晶化處理開(kāi)發(fā)出納米晶軟磁合金(Finemet)。1988年當(dāng)年，日立金屬公司納米晶合金實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并有產(chǎn)品推向市場(chǎng)。1992年德國(guó)VAC公司開(kāi)始推出納米晶合金替代鈷基非晶合金，尤其在網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備上，如ISDN，大量采用納米晶磁芯制作接口變壓器和數(shù)字濾波器件。

折疊編輯本段制備方法

1.水淬法

2.銅模吸鑄法

3.銅模噴鑄法

4.旋轉(zhuǎn)淬冷法

5.定向凝固

6.粉末冶金

7.高能球磨

8.低壓點(diǎn)解法

等其他方法

折疊編輯本段應(yīng)用

在對(duì)非晶合金有了初步的了解后,我們?cè)趤?lái)看一下非晶合金的一個(gè)非常具有前景的應(yīng)用領(lǐng)域--非晶變壓器。非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料--非晶合金制作鐵芯而成的變壓器，它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗(指變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得的功率損耗)下降75%左右，空載電流(變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱(chēng)為空載電流)下降約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的地方。中國(guó)的上市公司--置信電氣從美國(guó)通用電氣公司引進(jìn)非晶合金變壓器的專(zhuān)有技術(shù)后,通過(guò)消化吸收，自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了適合中國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的非晶合金變壓器系列產(chǎn)品,已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最d的非晶合金變壓器專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)企業(yè),這證明了非晶材料廣闊的市場(chǎng)空間。

2006年開(kāi)始，硅鋼的大幅度漲價(jià)導(dǎo)致非晶價(jià)格甚至比硅鋼還低;同時(shí),其節(jié)能作用也由于對(duì)能源問(wèn)題的重視而備受關(guān)注。非晶帶材由于具有更低的損耗率，在用于新型配電變壓器時(shí)，可以起到很好的降低電耗的作用，隨著中國(guó)變壓器市場(chǎng)加快向非晶配電變壓器發(fā)展，非晶帶材的市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大。

折疊與傳統(tǒng)硅鋼片的區(qū)別

與傳統(tǒng)硅鋼片不同的是，非晶合金在沖壓后易碎，難以形成疊片。因此在實(shí)際應(yīng)用中，非晶合金常以卷繞工藝的形式存在。近年來(lái)，使用非晶軟磁材料的電機(jī)，也越來(lái)越多，其低鐵耗的優(yōu)良節(jié)能性得到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。