成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和 软磁性能的影响综述--研究生课程论文

研究生课程论文

（2016 -2017 学年第一学期）

论文标题：成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能的影响综述

提交日期：2016 年12 月19日研究生签名：

成分对于铁基非晶纳米晶合金微观结构和软磁性能

的影响综述

1.引言

铁基非晶态合金是一种具有特殊结构和优越性能的新型材料,通过快速凝固在原子层次控制了液态金属的排列,使原子排列保持液态金属的长程无序状态.由于原子排列不规则、长程无序、没有晶粒晶界的存在,因而使得该类材料具有极佳的机械性能、磁性能和耐腐蚀性等优点,通过非晶合金演变纳米晶的可控性,可以进一步得到性能更加优异的纳米晶和非晶/纳米晶复合结构材料,兼具有高饱和磁感应强度、高磁导率和低高频损耗等性能特点[1]，是硅钢、铁氧体和坡莫合金等传统软磁材料的替代产品。

要形成非晶合金GFA (玻璃形成能力) 非常重要，井上明久在大量实验结果的基础上总结了非晶合金获得较高GFA需要的３个条件:(1)合金成分含有３种及３种以上元素;(2)不同元素原子半径有较大差异;(3)各元素之间的混合热为负值[2]. Fe基非晶纳米晶合金优异的磁特性由它们的磁致伸缩系数（<20ppm）和磁各向同性都很低。根据随机各向异性模型（RAM）[3]，如果晶粒尺寸减小到低于最小交换长度（D <

图1.不同软磁合金的晶粒尺寸和矫顽力的关系

图中有两个不同的区域，其中矫顽力的值是最小的，其中包括微观尺度区域

和纳米尺度区域。在微观尺度区域，粒度和H c之间的反比关系（Hc-D-1）表示传统的原则，即大晶粒尺寸利于软磁性能的提高，但是大的晶粒和磁畴尺寸会增加铁损。在纳米尺度区域，新的非晶微晶合金落在常规的硅钢和铁基非晶合金之间。矫顽力和晶粒尺寸（Hc-D 6）关系显示，在纳米级别，晶粒尺寸的变化，即使是少量仍可能对最终的软磁特性产生显著影响[3,20]。

目前研究的Fe 基纳米晶软磁合金带材主要有Fe-Si-B 系、Fe-Zr-B 系和Fe-B 系。具体讲主要有三种牌号，分别是牌号为Finemet 的Fe-M-Si-Cu-B(M=Nb、Cr、V、W、Mo 等)合金，牌号为Nanoperm的Fe-M-B(M=Zr、Hf、Nb、Ta等)合金[5-6]和牌号为Hitperm的(Fe,Co)-M-B(M=Zr、Hf、Nb 等)合金[4-5]。三种牌号的合金都是采用对非晶合金前驱体进行晶化处理得到纳米晶合金的方法制备而成[1]。通过晶化退火处理不但可以有效地消除合金的内应力，还可以获得纳米晶结构的合金材料，因其具有超细化的显微组织从而表现出极佳的软磁性能[6]。

不同成分对铁基非晶纳米晶软磁性能有很大影响，本文目的是阐明对微观结构和软磁性能有充分研究的元素，如硅，硼，铜，铌，锆，氮掺杂，磷，镍，钴，氢化和锗对铁基非晶纳米晶合金特性的影响。表1总结了各成分的影响结果。

表1.Fe非晶/纳米晶合金添加元素的影响

2.合金元素的影响

2.1 Si和B

Fe基合金的GFA比非铁合金系如Mg，Zr，Pd基合金低得多。事实上，通过铜模铸造在Zr和Pd基合金中可获得厚度大于1mm的块状金属玻璃，而在Fe基合金中形成的带材厚度只有几微米。添加B和Si可促进合金凝固过程中非晶态结构的形成，并且B对GFA的提高效应是Si的5倍[8]。此外，应当注意，尽管B可以增强GFA，但它也可以减少一次和二次结晶峰之间的安全间隙，如图2所示。这种物

质增加Fe-B化合物形成的可能性[13，14]，由于Fe-B化合物颗粒尺寸大（50-100nm）以及特别大的的磁晶各向异性[8,10]，因此Fe-B化合物的析出（即使当它们的体积百分比<10％）会产生磁硬化，有效地钉扎畴壁运动并限制磁畴转动。因此，建议将B的量保持在10原子％以下。

图2.B对FeZrBNb非晶合金晶化过程的影响

The effect of B on the onset crystallizationof FeZrBNbamorphous alloy showingtwo separate peaks become one peak when B N 20 at.%.

图3表明，一方面，添加B细化晶粒，但另一方面减小了α-Fe的体积分数。为了得到优异的软磁性能，需要α-Fe体积分数高，颗粒细小并均匀分布。如图3所示，10％B的使α-Fe颗粒的体积分数从85％降至65％，除了减少α-Fe颗粒的量外，B含量大于10％也提高了Fe-B化合物形成的概率，这可能对软磁性能具有不利影响。

在含B的Fe基非晶合金的退火过程中，B从α-Fe颗粒中排出并积聚在剩余的非晶基体中，而Si从非晶基体中排出并固溶在α-Fe颗粒中[11,15,16]。在退火过程中，剩余的非晶基体富含B会逐渐变得稳定，残余非晶相与B的富集阻碍α-Fe颗粒的进一步生长。B与其他元素特别是Nb的共存能够更有效地改善晶粒尺寸并且还抑制Fe-B化合物在残余非晶基体中的形成[10,13]。

磁致伸缩系数（λs）对α-Fe纳米晶中的Si含量非常敏感，而它与非晶相中的Si含量关系不大[10]。例如，在具有13.5和16.5at.％Si的FeCuNbSiB合金中，在退火前后观察到磁致伸缩的两种不同行为。退火前和非晶态，两种合金几乎显示出

相似的磁致伸缩系数。但在退火α-Fe颗粒析出后，磁致伸缩系数显著降低，并且具有较高Si含量的合金显示出较低的λs。合金中总λs是结晶相和非晶相中各自λs 的组合，为了抵消非晶相的正λs，就需要大体积分数的具有负λs的纳米晶体。在退火过程中Si含量高的纳米晶的形成有利于磁导率的增加和磁致伸缩系数的下降。

图3.Fe–Cu–Nb–Si–B合金中B对结晶体积分数和晶粒尺寸的影响Crystalline fraction and grain size as a function of B content in Fe–Cu–Nb–Si–B

alloys.

比较了一般硅钢和新纳米晶材料的软磁性能，并在表2中列出。当化学成分接近Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9（FINEMENT合金）时观察到优异的软磁性能[10,17-22]。可以看出，新纳米晶体材料的Hc和μi显着改善;然而，纳米晶材料的Bs值仍然小于一般硅钢。

表2.传统硅钢和纳米晶软磁材料的磁性能比较

添加Si除了提高GFA之外，还可以通过将初次结晶峰移向更高的温度来增强纳米晶材料的热稳定性。图4显示了Si含量17.5％的富Si合金在非晶和退火状态下的磁导率[25]。

图4. Fe74.5Cu1Nb2Si17.5B5合金在480–570 °C温度退火下的初始磁导率-温度关系曲线(a) μi–T curve of amorphous Fe74.5Cu1Nb2Si17.5B5 alloy, (b) μi–T curve of amorphous

Fe74.5Cu1Nb2Si17.5B5 alloy annealed at 480–570 °C.

如图6a所示，μi–T关系曲线的第1、2峰分别对应于非晶相和纳米晶相的居里温度。事实上，由于软磁材料的加热，畴壁的迁移率增加，最终在恰好低于居里点的温度下达到最大值，并且磁导率也升高。另外，图6b显示在较低温度下退火的样品的磁导率高于在较高温度退火的磁导率。此外，在较高温度下退火的那些样品的居里温度比在较低温度下退火的样品的居里温度高，这可能是控制高温磁性能的晶间非晶层的厚度方面所导致的[25]。在富Si合金退火初始阶段，μi的升高是由于纳米颗粒开始在非晶基体中结晶，进一步加热出现急剧下降（接近零），是由于结晶相发生铁磁性到顺磁的磁转变[25]。

富Si纳米晶合金的B-H曲线也绘制在图7中。所有退火样品的Bs都显示出类

似的趋势，但随着退火温度升高，Hc增加，这可能是由于α-Fe颗粒发生粗化。可

以看出，富Si合金的Bs约为1T，远低于目标的2T。

图5.Fe74.5Cu1Nb2Si17.5B5合金在480–570 °C退火的磁滞回线Hysteresis loops of Fe74.5Cu1Nb2Si17.5B5 samples annealed at 480–570 °C.

简言之，B和Si是Fe基非晶合金（FINEMENT系统）中的两个关键元素，它们被引入主要是改善GFA，另外B也可以控制晶粒尺寸，因为它能稳定剩余的非晶相并阻碍晶粒的进一步生长。热稳定性和居里温度也可以通过添加Si来提高。

2.2 Cu

如前所述，晶粒尺寸对Fe基非晶/纳米晶合金的软磁性能起着重要作用。Cu 不溶于Fe基合金，并且已经证明，Cu的添加可以细化一次粒子并促进晶粒均匀分布。在退火过程中，Cu原子簇，在界面处沉淀并与α-Fe颗粒直接接触，充当α-Fe 颗粒的成核位置。Cu原子簇在退火过程的早期形核，具有类似面心立方的短程有序结构[7,11,13,23,26,27]。

在（111）fcc-Cu和（011）bcc-Fe之间存在可接受的匹配，产生低的界面能。在退火过程的早期阶段，Cu原子聚集形成簇，并且Fe原子从该区域被排挤出并堆

积在Cu /非晶界面处。α-Fe颗粒在Cu富集区或Cu簇/非晶界面上形核比均匀形核更有利[11]。

图6.退火温度、Cu含量对两种合金的晶粒尺寸、矫顽力以及磁导率的影响

The effect of annealing temperature and Cu content on the grain size, coercivity and permeability in (a) Fe–Cu–Nb–Si–B alloy, and (b) Fe–Si–B–P–Cu alloy.

Ayers等[17]认为Cu原子簇不仅充当α-Fe颗粒的形核位置，而且会导致富Cu原子簇之间的Fe发生浓度波动。这将产生更多的形核位置，因此会出现更小的晶粒尺寸。然而，Hono等人研究[11]表明Cu原子簇留在了α-Fe /无定形界面处，并且没有被α-Fe颗粒吞并。

此外，含Cu的纳米晶合金表现出了更好的软磁性能，包括与无Cu纳米晶相比，在所有退火温度下都具有更高的磁导率，更低的矫顽力，更低的磁芯损耗和更小的晶粒尺寸。Cu对FINEMENT系统软磁性能的影响如图10所示。根据该图，添加Cu虽只是略微提高了Bs，但是显著降低了Hc和磁芯损耗并提高了μi。添加1at.％Cu足以将α-Fe颗粒的晶粒尺寸从50nm减小到15nm。由于Hc和晶粒尺寸之

间的D6关系，在纳米级别晶粒尺寸的略微减小就可以对Hc值具有显着的影响，（参见图1）。

Urata等人[26]向Fe-B-P合金添加1.2at.％Cu,结果Hc出现显著降低，Bs也有略微提高，如表3所列。

表3.Fe–B–P–Cu合金的磁性能

图7. Cu对FeCuNbSiB合金晶化行为的影响

The effect of Cu on the crystallization behavior of FeCuNbSiB alloy.

含Cu合金的结晶行为完全不同于不含Cu的合金。事实上，不含Cu在退火期

间可能会出现Fe-B化合物的沉淀析出、α-Fe颗粒分布不均匀或是α-Fe颗粒的直接粗化，这都会降低合金的软磁性能。无Cu合金的差示扫描量热法（DSC）结果显示两个重叠的结晶峰，这是由于α-Fe颗粒和Fe-B化合物的同时出现（参见图7a）。

然而，添加1at.％Cu足以分离第1和第2结晶峰[10,23,27]，1、2峰分别对应于α-Fe 的初级形核和Fe-B化合物的析出。这种分离为退火过程提供了更宽和更安全的区间，因此可以将Fe2B形成的概率降至最小，如图7b所示。

2.3 Nb

在含Nb纳米晶合金的退火过程中，由于Nb在α-Fe中不固溶，于是被从初生α-Fe颗粒中排出，并在残余非晶基体中分配。同时，Nb和Cu共存可以进一步细化组织，并促进更精细的α-Fe颗粒在非晶基体中的析出。事实上，Nb的存在促进了Cu原子簇的形核，使得尺寸更精细[13,18,19]。

图8.(a) NbMo, (b) Nb, (c)Mo and (d) MoWalloy 退火后的透射电镜照片

TEM images of the annealed: (a) NbMo, (b) Nb, (c)Mo and (d) MoWalloy.

Nb在残余非晶基体中的偏析可能会（1）阻碍晶粒生长，（2）稳定残余非晶基体[12,16,18]。

电阻率—温度关系的测量显示，含（Nb，Cu）的纳米晶合金的峰值振幅高于不含（Nb，Cu）的峰值振幅。这主要是因为Nb会阻碍α-Fe颗粒的生长。晶粒尺寸越小（单位体积的晶界表面积越大），电阻率峰值幅度越高。

Lu等人研究[29]比较了Nb，Mo，NbMo和MoWon对FeCuVSiB合金的显微组织和软磁性能的影响，如图8所示。

根据该图，与含Mo，NbMo和MoW的合金相比，α-Fe颗粒在含Nb合金中的分散更均匀，并且XRD峰的强度更尖锐。如前所述，Nb在晶间区域的分布稳定了剩余的非晶基体，并限制了进一步的晶粒生长[11]，似乎从限制晶粒生长看Mo 和W不如Nb有效。Bs，Hc和μi值汇总并列于表4中。添加Nb导致较低的Hc和较大的μi。

图9. Nb对Fe–Cu– Nb–Si–B合金晶粒尺寸和晶化温度的影响The effect of Nb on the grain size and onset crystallization temperature of

Fe–Cu– Nb–Si–B alloy.

由于Nb原子序数较大，Nb（≥3at.％）的存在可以降低Bs值[10,12,30,31]。事实

上，3％Nb是可用于Fe基合金的最大限度，添加量超过该值晶粒细化没有进一步的效果。

表4. 含Nb，Mo，NbMo和MoW合金的软磁性能

同时，Nb在一次和二次结晶温度之间的分离趋势中的积极作用有利于退火过程的进行（图9）。也就是说，随着Nb含量的增加，一次和二次结晶峰之间的间隙变宽，这可以降低退火过程中Fe2B形成的可能性，这与Cu的作用相似。但是，应当注意，如果Nb含量上升到大于3％时，晶粒尺寸以及这两个结晶峰之间的间隙将不会显著变化。

2.4 Zr

FeZrB合金，也被称为NANOPERM，由Wu等人发现[12]。看起来含Zr合金中的非晶相稳定性要好于含Nb合金，Zr的加入利于α-Fe颗粒的均匀分布，这有助于提高软磁性能[12,32-34]，如表5所列。

表5.Fe–Zr–Nb–B和Fe–Zr–Nb–B–Cu合金的软磁性能

如上表所示，Zr和Cu共存以饱和磁化强度（Bs）降低为代价提高了磁导率（μi），降低了矫顽力（Hc）以及磁芯损耗（W）。Zr、Nb和Cu的共存产生非常低的Hc（<2A/m），但是随着合金元素的量增加，Fe含量下降，这意味着Bs值降低。为了达到较高的Bs，则必须增加Fe的量（见表5），但是不存在Cu、Nb或Zr，

晶粒尺寸将变大，这会降低软磁性能（μi↓ ，Hc↑）。因此，晶粒尺寸（理想的D <20nm）和Fe含量（Fe> 85at.％合适）之间应达到某种平衡。

如前所述，Zr的存在利于纳米晶合金的晶粒细化。在含Zr纳米晶合金退火过程中，与Nb类似，Zr从α-Fe颗粒中被排出并积聚在剩余的非晶基体中，稳定残余的非晶相，从而阻碍α-Fe颗粒的进一步生长[12,32,35]，如图10所示。

Fe78Zr7B15合金当退火温度升高时组织形态出现显著变化，结晶开始于α-Fe 析出，并且随着温度升高，晶粒开始变得粗大，在高于二次结晶峰的温度下，出现Fe2B沉淀，最终导致大的晶粒尺寸（>100nm）。根据Fe78Zr7B15的等温研究，Avrami指数（n）随着加热速率的增加而降低，这意味着在退火过程中加热速率的升高有利于获得细小的晶粒[36]。

Suzuki等人[24]的研究表明，Zr添加到FeB非晶合金中比添加到FeSiB合金有更优越的软磁性能，损耗也非常低。

图10.Zr和Nb的积分浓度深度分布显示出Zr和Nb富集在非晶相中Integral concentration depth profile of Zr and Nb, showing the enrichment of Zr and

Nb in the amorphous phase.

在熔体快淬过程中，非晶合金在转轮上的表面结晶是形成非晶的主要障碍[8,12]。添加Zr可以抑制表面结晶，并且能够改善热稳定性和玻璃形成能力[32]。但

应该强调的是，尽管添加Zr可以改善Fe基非晶合金的玻璃形成能力（GFA），但是氧和Zr之间的强烈反应倾向是严重的问题，因此需要铸造保护气氛[10]。

2.5 N掺杂

在Fe基非晶合金的氮掺杂最近受到了关注，似乎氮掺杂可以显著提高饱和磁化强度（Bs≥2T）[37-39]。

N掺杂是通过将合金在合适的温度下与含氮的介质（通常为氨）中接触适当的时间处理（低于A C1，对于铁素体钢）[9]。

气体氮化过程的目的是在基体中得到α-Fe和α″-Fe16N2颗粒的混合物，其它的Fe-N化合物大部分是顺磁性的或者Bs值比α-Fe和α″-Fe16N2低[39]。

α″-Fe16N2析出机理：通过Fe基非晶合金的奥氏体化，然后淬火形成α-Fe（N）马氏体，随后≤300℃回火形成α″-Fe16N2 [41]。

此外，氮掺杂通常可阻碍α-Fe颗粒的生长，有助于晶粒的细小分散分布[37,39]。较低的氮含量可能导致α-Fe和α″-Fe16N2的析出，氮含量较高可能导致α″-Fe16N2和γ'-Fe4N形成。

经过氮掺杂（8.4％）的Fe91B8Cu1合金的B-H曲线示于图11中[38]。从图中可以看出，氮掺杂的非晶/纳米晶合金（掺杂后的化学成分：Fe83.4N8.4B7.3Cu0.9）的Bs和Hc值分别为2.44T和1.8A/m。2.44T的Bs值是迄今为止在Fe基非晶/纳米晶合金中报道的最大饱和磁感应强度。

图11.Fe91B8Cu1非晶/纳米晶合金经过N掺杂的B–H曲线B–H curve of the Fe91B8Cu1 amorphous/nanocrystalline alloy doped by nitrogen.

事实上，氮掺杂的Fe基非晶合金显示出比NANOPERM（FeZrB）和FINEMENT （FeCuNbSiB）合金更高的Bs值。经过氮掺杂Bcc-Fe的晶胞沿c轴扩大约10％，作为填隙原子的N常位于过渡金属晶格的八面体间隙位置。

Liu等人的研究表明[37]表明，α″-Fe16N2纳米晶的总Bs值远高于α-Fe，α-Fe（Si）和α-Fe（Co）颗粒，这种情况可导致Bs> 2T、Hc <15A/m，α-Fe和/或α″-Fe16N2纳米晶体积分数的增加可以提高Fe基非晶态合金的软磁性能。同时发现经过相同条件N掺杂的Fe91B8Cu1合金的软磁性能比无Cu的Fe91B8Cu1合金的软磁性能要好得多，应该是由于Fe91B8Cu1合金存在作为α-Fe初级颗粒形核位置的Cu原子簇[37]。

图12.不含Cu，Nb（a）与含Cu，Nb(b)的FeSiB合金的N分布图

The EPMA concentration profiles of different elements after nitriding thermomechanical treatment of (a) Fe–Si–Band, (b) Fe–Si–B–Cu–Nb alloy, showing de- pletion of N in themiddle of Nb-containing alloy.

非晶纳米晶软磁材料

非晶/纳米晶软磁材料 一．应用领域 非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料，因具有铁芯损 耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点，引起了人们 的极大重视，被誉为21世纪新型绿色节能材料。其技术特点为：采用超急冷凝 固技术使合金钢液到薄带材料一次成型；采用纳米技术，制成介于巨观和微观之 间的纳米态(10-20nm)软磁物质。非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其 特殊的组织结构，非晶合金中没有晶粒和晶界，易于磁化；纳米晶合金的晶粒尺 寸小于磁交换作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，并且通过调整成分，可以 使其磁致伸缩趋近于零。【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要 应用领域。 材料铁基非晶铁镍基非晶钴基非晶铁基纳米晶饱和磁感(T) 1.56 0.77 0.6-0.8 1.25 矫顽力(A/m) <4 <2 <2 <2 Br/Bs -- -- >0.96 0.94 最大磁导率45×104>200,000 >200,000 >200,000 铁损(W/kg) P50Hz,1.3T <0.2 P20KHz,0.5T<90 P20KHz,0.5T<30 P20KHz,0.5T<30 磁致伸缩系数27×10-615×10-6<1×10-6<2×10-6居礼温度(℃) 415 360 >300 560 电阻率(mW-cm) 130 130 130 80 应用领域 配电变压器 中频变压器 功率因子校正器 磁屏蔽 防盗标签 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 互感器

语料库话语分析综述

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非晶和纳米晶合金的比较

铁基非晶合金在工频和中频领域，正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比，有以下优缺点。 1）铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低 但是，在同样的Bm下，铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3％硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄，电阻率高。这只是一个方面，更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态，原子排列是随机的，不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性，也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此，妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小，具有前所未有的软磁性，所以磁导率高，矫顽力小，损耗低。 2）铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84～0.86 3）铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度 1.35T～1.40T，硅钢为1.6T～1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130％左右。但是，即使重量重，对同样容量的工频变压器，磁芯采用铁基非晶合金的损耗，比采用硅钢的要低70％～80％。 4）考虑损耗，总的评估价为89％ 假定工频变压器的负载损耗（铜损）都一样，负载率也都是50％。那么，要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样，则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。因此，国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平，笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格，是硅钢工频变压器的130％～150％，并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提 出两种比较的方法，一种是在同样损耗的条件下，求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格，进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数，折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5～11美元，相当于人民币42～92元。每瓦负载损耗折合成0.7～1.0美元，相当于人民币6～8.3元。例如一个50Hz，5kVA单相变压器用硅钢磁芯，报价为1700元/台；空载损耗28W，按60元人民币/W计，为1680元；负载损耗110W，按8元人民币/W计，为880元；则，总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯，报价为2500元/台；空载损耗6W，折合成人民币360元；负载损耗110W，折合成人民币880元，总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗，单计算报价，5kVA铁基非晶合金工 频变压器为硅钢工频变压器的147％。如果考虑损耗，总的评估价为89％。 5）铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强 现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗，是在畸变小于2％的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5％。在这种情况下，铁基非晶合金损耗增加到106％，硅钢损耗增加到123％。如果在高次谐波大，畸变为75％的条件下（例如工频整流变压器），铁基非晶合金损耗增加到160％，硅钢损耗增加到300％以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。 6）铁基非晶合金的磁致伸缩系数大 是硅钢的3～5倍。因此，铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120％，要大3～5dB。

铁基纳米材料的合成,性能及在环境中的应用

铁基纳米材料的合成，性能及在环境中的应用 摘要：由于纳米级金属材料的特殊性能，人们开始对研究其在环境工程中的应用的研究越来越感兴趣。本文是一篇关于铁的纳米材料环境中的应用的综述文献，它们在水、废水处理以及空气污染控制中的应用。详细讨论了纳米铁基颗粒在环境中的应用，包括去除含氯有机物、重金属及无机物。 关键词：环境应用，纳米颗粒，性能 一引言 米级金属材料是指有着纳米级颗粒和结构，大小范围在在1到100nm的金属。近期的研究表明许多这些材料的性质取决于其在纳米级机制的颗粒大小【1】。此外，纳米材料的结构也同样会导致其物理化学性质新奇重大的变化。例如，磁性材料的强大磁力会发生改变【2】，表面反应和催化性能得以提高【3】，机械强度会增加五倍甚至更多【1】。在结构问题上，纳米颗粒的表明效应极其重要。例如，当从微米颗粒缩小至纳米级范围时，微晶的表面化学会下降，并且会发现它们独特的化学反应。同样，它们巨大而独特的比表面积使得纳米颗粒在宏观尺度产生表面能，因此会影响它们的综合性质。对于3mn左右的特定纳米球形颗粒，大约有50%的原子或电子是在表面，使得其控制综合性质成为可能。因此，表面结构的最优化可能有效提高纳米颗粒的整体行为。 在环境中的应用，铁基纳米材料被证明是清洁受污染土壤和地下水非常有效的工具。由于铁基纳米材料粒径较小，因此其比传统的铁粉活性更高，且可在溶液中分散并很容易直接泵送至污染区。铁元素本身没有毒性效应，考虑到它是地球上含量最丰富的金属之一，当暴露于空气中，铁元素会被氧化成砖红色的氧化铁，当有机污染物如TCA，TCE，PCE或四氯化碳等有机化合物遇到氧化铁时，会被降解成为简单的低毒含碳化合物。此外，氧化的铁可以还原重金属如铅、镍或汞等成为不可溶形式，使其能够锁在土壤中。因此，本文详细阐述详细讨论了纳米铁基材料的制备、性能以及其在环境中的应用。 二在环境中的应用 与微米颗粒相比，由于具有高的比表面积和更多的表面反应点，纳米级铁级颗粒有着更高的反应率。而且，由于它们可以在悬浮液中保持，纳米铁颗粒可以注入进污染的土壤、沉积物和蓄水层中。但由于纳米铁颗粒的聚合性，其很难在悬浮液中稳定存在。Schrick 等认为碳能够有效抑制聚合并纳米铁颗粒的传输性【4】。许多报告显示纳米铁已经被用作补救地下水、土壤和空气的通用材料，不管是在实验室还是在野外规模。同样也有报道称纳米铁可以与多种环境污染物有效反应，包括含氯有机物、重金属以及无机物。可被纳米铁降解的常见环境污染物在表1中有列举。

铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制

*电子科技大学青年科技基金重点项目 铁基非晶及纳米晶合金纤维的研制 * 李　强,梁迪飞,鄢　波,邓龙江 (电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054) 摘要 通过自主开发的熔融快淬炉制备出了铁基非晶合金纤维,研究了制备工艺参数对纤维几何尺寸、微观形貌的影响,结果表明:转轮线速度、线圈功率(熔体温度)及气氛等对其微观形貌和几何尺寸的影响较大,通过调整优化 工艺参数可稳定地制备直径为10～40μm 可调的非晶磁性纤维。通过适当热处理可得到双相纳米晶磁性合金纤维。 关键词 铁基非晶合金　非晶合金纤维　熔融快淬 The Fabrication of Fe -base Amorphous and Nanocrystalline Alloy Microwires LI Qiang ,LIANG Difei ,YAN Bo ,DENG Long jiang (Scho ol of M ic roelect ronic and Solid -state Electro nics ,U ES T C ,Chengdu 610054) A bstract T he microw ires o f Fe -base amo rphous alloy hav e been fabrica ted with the equipment deve loped by us.T he rela tionships between the fabrica tion pr ocess and micr owire dimensions ,mor pho log y have also been inv estiga -ted.A s a re sult ,the main facto r s im pact the micro wire dimensions ,mor pho log y are the w heel velocity ,pow er of the lo op (temperature o f the melting )and ambience.T he diameter s o f the micro wires could be within 10～40μm.By sub -sequent annealing ,nanocry stralline micr owire s can be obtained. Key words F e -ba se amo rpho us alloy ,amo rphous a llo y microw ir es ,melt quench 　 0　前言 自1988年Yoshizawa 等[1,2]首次报道具有优异软磁性能的 Finemet 型F e 基合金以来,对非晶及纳米晶合金材料的研究和应用越来越广,但多为对粉体和薄带的研究,而对于非晶及纳米晶合金纤维的制备和特性的研究,特别是国内在这方面的研究则相对更少。 近几年国内外所研究的非晶合金纤维一般多采用玻璃包覆熔纺法制备[3],它是根据液态玻璃粘度高易于制成纤维的原理,把金属棒插入玻璃管中作原料,在其下端设置一个高频感应线圈,原料通过感应线圈被逐渐加热熔化,熔化了的玻璃包覆着液态金属经急速冷却后制得圆而长的细丝。金属纤维的直径为1～100μm ,表面约有500～2000nm 厚的微细多晶层。由于玻璃的导热性较差,所以不管用何种冷却介质都会影响熔融合金的冷却速度,故此法只适用于临界冷却速率较低的非晶合金纤维的制备。 另外一种方法是熔融快淬法[4,5],其基本原理是:熔融态合金液面接触到高速旋转的尖锐的高导热轮缘,快速固化形成完全非晶的合金纤维,通过剥离装置使之脱离轮缘。由于此法大大提高了冷却速率,所以可快淬具有较高熔点的材料,如铁基材料等,而且所制备的非晶纤维具有很好的表面光洁度和粗细均匀度。本文即采用此方法制备非晶纤维样品。 1　实验 1.1　试验方法及样品制备 使用的试验设备如图1所示。在可密闭的箱体中,利用高频感应线圈将耐热石英玻璃管中成分为F eCuN bSiB 的合金块材熔化。熔化后的合金由于表面张力的原因而呈馒头状凸起,利用进料装置使石英管内熔融合金液体在石英棒塞的挤压下平稳缓慢上升,使其液面与高速旋转的通有冷却水的铜轮的辊面接触,接触后液态金属即被快淬甩出。设置适当的进料速度、高频感应线圈功率(即熔融合金的温度)及铜轮线速度即可制备出粗细均匀、直径可控制在10～40μm 范围内的铁基非晶合金磁性纤维。 图1　试验设备简图 由于冷却的铜轮侧周为呈一定角度的尖锐轮缘(如图2所示),熔融合金因其表面附着力而立即被旋转的铜轮辊面尖角抽出,经铜轮以105～106℃/s 快淬后即呈纤维状,并在离心力和

非晶材料文献综述

本科生毕业设计（论文）文献综述文献综述题目：Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能 姓名：孙驰 学院：材料学院 班级：04320701 指导教师：程焕武

Ti基非晶合金的制备以及低温力学性能文献综述 1.非晶合金 1.1非晶合金概述 非晶合金材料是20世纪后期材料学领域发展迅速的新型材料，是亚稳金属材料的重要组成部分。从组成物的原子模型考虑，物质可分为两类：一类为有序结构，另一类为无序结构。晶体为典型的有序结构，而气态，液态和非晶态固体都属于无序结构。在非晶体中的原子，分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态长程有序受到破坏，知识由于原子间的相互关联作用，使其在几个原子间距的区间内仍然保持着有序特征，即具有短程有序，人们把这样一类特殊的物质状态统称为非晶态[1]。 非晶合金长程无序但短程有序，是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但在1-2nm的微小尺度内，与近邻或次近邻原子间的键合具有一定的规律性。短程有序可分为化学短程有序和几何短程有序。化学短程有序是指合金元素的混乱状态，即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量；几何短程有序包括拓扑短程序和畸变短程序。非晶合金的微观结构与液态金属相似，但又非完全相同，液态金属的短程有序范围约为4个原子间距，而非晶合金约为5-6个原子间距，前者中原子可以做大于原子间距的热运动，后者的原子主要做运动距离小于一个原子间距的热运动。非晶合金结构特征可以用径向分布函数RDF（r）=4πr2ρ（r）加以描述。它表示以某个原子为中心，在半径r，厚度为d（r）的球壳内的平均原子数。非晶合金的RDF（r）上出现清晰的第一峰和第二峰，没有可分辨的其它峰出现。在X射线衍射谱上，不存在晶体所特有的尖锐衍射峰，而是出现宽展的馒头峰。它的电子衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，不存在表征晶态的任何斑点和条纹[2]。 1.2非晶合金与块状非晶合金的发展历史 历史上第一次制备出非晶的是Kramer于1938年利用蒸发沉积的方法实现的，此后不久，Brenner等声称用电沉积法制备出了Ni-P非晶合金。1960年 Duwez等人用快速凝固方法第一次制备出了Au 75Si 25 非晶合金，这标志了非晶 合金的诞生，这种快速凝固法是将Au 75Si 25 金属直接喷射到Cu基底上直接激冷

语言学功能研究综述

语言学功能研究综述 “功能”是当代语言学研究的一个重要思想，其发展甚至可追溯到古希腊时期。文章旨在理清语言学研究中“功能”的发展脉络，并探索其在个语言学派之间的传承和相互影响，最后简述元功能思想对促进大学英语教学的可行性。 标签：语言学功能综述 功能一词在《世界诗学大辞典》的定义是：在符号学中，其作为术语的使用分为三个方面：语言功能、句法功能、叙述功能。对“功能”这个术语各语言学派有不同的理解。 语言学研究中有关功能的基本理论和成果 (一)古希腊的功能派 西方语言学最初的功能派出现在古希腊，也称为“描写民俗派”。当时以Protagoras和Plato为代表的智者学派的语言观，归属功能主义语言学。Protagoras 第一次从语义功能角度把句子分成祈求、提问、陈述、命令四类。功能派强调异常，趋向描写性，把语言看成行动；关心的是意义跟修辞功能的关系；强调语言是选择，是资源；强调对语篇的语义解读，并把可接受性或用途(实际出现或可能出现什么)作为理想化标准。 (二)布拉格学派 胡壮麟(2002)称布拉格学派对语言学最重要的贡献就是从“功能”的角度看待语言，认为语言是一种功能，是一种由某一语言社团使用，用来完成基本职责和任务的工具。Mathesius于1923年提出了二功能说，即语言的基本功能是交际功能，表现为两种情况：单纯的交际；呼吁。Mathesius的功能主义主要是一种研究方法。 布拉格语言学派在句法上的功能分析对以后的话语分析和篇章语言学的研究产生了很大的影响。Mathesius提出著名的句子功能全景，认为有必要把句子的实际切分和形式切分区别开来，实际切分的基本要素分别是表达的出发点(主位)和表达的核心(述位)。 受Büler思想影响，布拉格学派在《论纲》中阐述了语言的两个基本功能：体现智能言语活动的社会功能及体现感情言语活动的表现功能。社会功能又分为两方面，一是交际功能，二是诗歌功能。 布拉格学派的Jakobson(1960)在Büler的功能观的基础上将语言的功能扩展为六个：指称功能、诗歌功能、表情功能、呼吁功能、寒暄功能及元语功能。Jakobson功能主义的思想核心，即语言的手段一目的模式。lakobson的“六功能

铁基纳米晶合金

铁基纳米晶合金 为了得到对共模干扰最佳的抑制效果，共模电感铁芯必须具有高导磁率、优良的频率特性等。从前绝大多数采用铁氧体作为共模电感的铁芯材料，它具有极佳的频率特性和低成本的优势。但是，铁氧体也具有一些无法克服的弱点，例如温度特性差、饱和磁感低等，在应用时受到了一定限制。 近年来，铁基纳米晶合金的出现为共模电感增加了一种优良的铁芯材料。铁基纳米晶合金的制造工艺是：首先用快速凝固技术制成厚度大约20－30微米的非晶合金薄带，卷绕成铁芯后经过进一步加工形成纳米晶。与铁氧体相比，纳米晶合金具有一些独特的优势： 1.高饱和磁感应强度：铁基纳米晶合金的Bs达1.2T，是铁氧体的两倍以上。作为共模电感铁芯，一个重要的原则是铁芯不能磁化到饱和，否则电感量急剧降低。而在实际应用中，有不少场合的干扰强度较大（例如大功率变频电机），如果用普通的铁氧体作为共模电感，铁芯存在饱和的可能性，不能保证大强度干扰下的噪声抑制效果。由于纳米晶合金的高饱和磁感应强度，其抗饱和特性无疑明显优于铁氧体，使得纳米晶合金非常适用于抗大电流强干扰的场合。 2.高初始导磁率：纳米晶合金的初始导磁率可达10万，远远高于铁氧体，因此用纳米晶合金制造的共模电感在低磁场下具有大的阻抗和插入损耗，对弱干扰具有极好的抑制作用。这对于要求极小泄漏电流的抗弱干扰共模滤波器尤其适用。在某些特定场合（如医疗设备），设备通过对地电容（如人体）造成泄漏电流，容易形成共模干扰，而设备本身又对此要求极严。此时使用高导磁率的纳米晶合金制造共模电感可能是最佳选择。此外，纳米晶合金的高导磁率可以减少线圈匝数，降低寄生电容等分布参数，因而将由于分布参数引起的在插入损耗谱上的共振峰频率提高。同时，纳米晶铁芯的高导磁率使得共模电感具有更高的电感量和阻抗值，或者在同等电感量的前提下缩小铁芯的体积。 3.卓越的温度稳定性：铁基纳米晶合金的居里温度高达570oC以上。在有较大温度波动的情况下，纳米晶合金的性能变化率明显低于铁氧体，具有优良的稳定性，而且性能的变化接近于线性。一般地，纳米晶合金在－50oC----130oC的温度区间内，主要磁性能的变化率在10%以内。相比之下，铁氧体的居里温度一般在250oC以下，磁性能变化率有时达到100%以上，而且呈非线性，不易补偿。纳米晶合金的这种温度稳定性结合其特有的低损耗特性，为器件设计者提供了宽松的温度条件。而图3为不同材料的饱和磁感应强度的温度特性。

铁基非晶软磁合金及其晶化

第22卷第6期南　京　理　工　大　学　学　报Vol.22N o.6 1998年12月Journal of Nanj ing University of Science and Technology Dec.1998铁基非晶软磁合金及其晶化a 沈桂娣X　李建平　周传伟　杨　锋 (南京理工大学材料科学与工程系,南京210094) 摘要　用差热分析、X射线衍射、冲击法等方法研究了铁基非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其经不同温度退火处理后材料的结构和磁性。结果表明, 合金经350℃退火,结构短程有序范围扩大,材料磁化比非晶合金容易;经520～ 560℃退火,A-Fe(Si)晶粒析出,得到微晶结构并具有优良的软磁性能,例如相对初 始磁导率L i≥4.7×104,矫顽力H c≤1.4A/m;在620℃以上退火,第二相Fe x B y析 出,材料磁化困难,软磁性能恶化。 关键词　金属玻璃,晶化,微晶,磁性;软磁材料 分类号　TG139.8 铁基非晶软磁合金经过适当温度退火得到的微晶软磁合金是综合性能优良的软磁材料。因而近年来围绕其成份、热处理、结构及磁性已有不少研究工作[1～4]。本文对非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其晶化过程中结构和性能的变化进行了研究。 1　试验方法 研究用的非晶Fe72.5Cu1Nb2V2Si13.5B9条带宽9mm、厚0.023mm。用差热分析技术研究合金在加热过程中变化,以确定退火温度。把条带绕制成内径18m m,外径24m m的环形试样,在高纯氮气保护下退火,温度为350～750℃,保温0.5h后炉冷,控温精度为±5℃,用冲击法测量磁性,在磁场强度H为0.08A/m条件下测定初始磁导率。用电位差计法测电阻率。用X射线衍射CuK A射线测定材料结构。 2　试验结果与讨论 原始条带的X射线衍射图示于图1(a),结构为非晶态。差热分析曲线示于图2。以20℃/ min速率加热,在520～620℃、680～740℃出现2个放热峰,由此确定退火温度。 2.1　退火温度对材料结构的影响 经不同温度退火处理后合金的X射线衍射图示于图1(b)、(c)。由图可见,经过350℃处a 本文于1997年11月8日收到 X沈桂娣　女　58岁　副教授

非晶纳米晶

机械合金化制备纳米晶与非晶 Al-Pb 系粉末 摘要：采用 X 射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）研究了球料比为 8:1、转速 280 r/min 和球料比为 25:1、转速 450r/min 条件下经不同球磨时间后混合粉末的相变、晶粒大小和微观形貌等。结果表明：通过机械合金化可以制备出Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-1.5%Cu 纳米晶粉末，而且球磨导致了合金粉体非晶化，在球磨过程中混合粉体首先细化、合金化和纳米晶化，然后部分纳米晶转变为非晶；在机械合金化过程中球料比越大、转速越高，即给球磨系统供给的能量越大，则混合粉末获得纳米晶的时间越短；基于多层非晶化模型讨论了ΔH mix≈1.34 的情况下 Al-Pb 非晶形成的机制，指出在机械合金化过程中 Al-Pb 非晶形成并非需要ΔH mix<<0，其非晶化驱动力主要由浓度梯度提供。 1 前言 Al-Pb 系轴瓦合金比 Al-Sn 系轴瓦合金更容易在摩擦表面形成铅自润滑膜，表面性能更优越，且 Pb 的价格仅为 Sn 的 1/10~1/20；同时铝基轴瓦材料的疲劳强度约为巴氏合金的两倍，具有质轻、高导热性、高耐腐蚀性和良好的摩擦磨损性能等特点。因此 Al-Pb 系合金被认为是具有前途的轴瓦材料之一，研究开发新型的 Al-Pb 系耐磨合金具有重要的技术意义和经济意义。 但由于 Al 与 Pb 在室温不互溶，而且在高温也存在较宽的固溶间隙，同时 Al 与 Pb 之间较大的密度差异以及凝固点的差异，导致了用常规方法难以制备出Pb 粒子细小均匀弥散分布在 Al 基体上的 Al-Pb 轴瓦合金。而通过机械合金化可制备出 Pb 粒子细小均匀弥散分布的 Al-Pb 轴瓦合金[1]。 研究表明[2~4]：在 Al-Pb 二元合金中添加一定量的其它组元，可以进一步提高合金的性能，使其抗摩擦磨损性能优于纯二组元的 Al-Pb 合金。例如，在 Al-Pb二元合金中加入少量的Sn 可以提高 Pb 相的抗腐蚀性能；Cu 可以提高基体的强度；Si 可以提高 Al-Pb 合金 的磨损抗力和提高基体强度。因此，研究多组元 Al-Pb系合金对于研制高性能轴瓦材料具有重要意义。本实验将对 Al-Pb-Si-Sn-Cu 系混合粉末的机械合金化过程进行研究，并采用多层复合非晶模型对该系统形成非晶的机理进行研究。 2 实验方法 将纯度(质量分数)为 99.0%Al，99.9%Pb，99.9%Si，99.7%Cu，99.9%Sn，尺寸为 0.074 mm 的原始粉末按Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-1.5%Cu( 质量分数，下同 ) 混合，并加入 1％的过程控制剂硬脂酸（PCA），在搅拌式高能球磨机中进行球磨，球罐为不锈钢。采用直径为 6 mm 的 GCr15 轴承钢球做研磨球，球磨的装填系数为 0.5，球磨过程始终在氩气保护和循环水冷却的条件下进行。球料比和球磨转速选用两种参数：球料比 25:1，球磨转速 450 r/min；球料比 8:1，球磨转速 280 r/min。 采用 Rigaku D/max-3C 型 X 射线衍射仪对混合粉末的组织结构和晶粒尺寸进行分析，采用CuKα辐射，并根据XRD 的半高宽计算出晶粒的大小。其计算公式为[5]： θ λ θsin ε Bcos+ .0 =d，其中 d 为晶粒尺寸，单位 nm；ε为晶格畸变量；λ为 4 94 / 衍射波长；其值λ＝0.1540598 nm；B 为扣除非球磨因素（例如仪器、测量条件、原始粉末的畸变等）引起宽化后的值，用Warren 法计算：2S2M2B = B?B，其中 BS为原始粉末衍射峰半高宽值，BM为球磨粉末相应峰的半高宽值。采用 JEM-200CX 型透射电镜（TEM）分析了微观结构形貌，相机常数为 1.62 mm·nm。 3 分析与讨论 3.1 球磨粉末的 XRD 分析 图 1 是 Al-15Pb-4Si-1Sn-1.5Cu 混合粉末在不同球磨工艺和经不同球磨时间后的 X 射线

铁基非晶合金

铁基非晶合金是由80%Fe,20%SiB 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.56T ），铁基非晶合金的磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片，特别是铁损低（为硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm 左右。 一、 应用领域： 主要用于替代硅钢片，作为各种形式、不同功率的工频配电 变压器、中频变压器铁芯，工作频率从50Hz 到10KHz ；作为大功率开关电源电抗器铁芯材料，使用频率可达50KHz 。 二、 性能特点： 非晶电抗器铁芯 在非晶合金中具有最高的饱和磁感应强度-缩小器件体积 低矫顽-提高器件效率 低铁损-减小器件温升 可变的磁导率-通过不同的铁芯热处理工艺来满足不同应用要求 良好的稳定性-可在 130℃ 长时间工作 非晶变压器铁芯 三、 典型物理性能： 四、 规格可根据客户需求定制。 饱和磁感应强度 Bs(T) 1.56 硬度 (kg/mm 2 ) 960 居里温度 T(℃) 415 密度 ( g/cm 3) 7.18 晶化温度 T(℃) 535 电阻率(μΩ.cm) 130 饱和磁致伸缩系数(×10 -6 ) 27 ---- ---- 带宽（mm ） 带厚（mm ） 尺寸 误差范围 尺寸 误差范围 0.8~100 ±0.04 0.02~0.04 ±0.002

五、 新旧材料的性能对比 : 各种软磁材料的磁性能比较 表中可以很明显的看出铁基非晶合金和铁基纳米晶合金与传统硅钢片和铁氧体相比较，有着很大的性能优势，铁基非晶合金通过后期不同的热处理方式可以获得用户所期望的性能要求。而且这种新材料与坡莫合金相比，拥有了很大的价格上的优势。 性能指标 铁基非晶合金 硅钢 铁基纳米晶合金 铁氧体 坡莫合金 饱和磁感应强度Bs(T) 1.56 2.03 1.25 0.5 0.75 矫顽力Hc(A/m) <3 <30 >0.40 6 <1 最大磁导率 45 ×104 4 ×104 25 ×104 0.2 ×104 60×104 损耗P(W/kg) 50Hz 1.3T ,Pu<0.2 50Hz 1.7T, Pu=1.2 20KHz 0.2T, Pu<10 20KHz 0.2T, Pu=7.5 ---- 磁致伸缩系数(×10 -6 ) 20～30 10 2 4 2 电阻率(μΩ.cm) 130 45 80 106 56 密度(g/cm3) 7.18 7.65 7.25 ----- ---- 晶化温度T(℃) 535 ----- 510 ----- ---- 居里温度T(℃) 415 746 560 <200 200

非晶合金研究综述

非晶态合金研究现状及发展前景综述 [摘要]：概述了非晶态材料的发展历史及该领域的最新研究进展,并从成分结构条件、热力学条件、动力学条件等方面阐述了大块非晶合金的形成机制。介绍了非晶合金的制备方法,并比较了其产业化的可行性。同时综述了大块非晶合金优异的性能和应用前景。 [Abstract]：An overview of the latest research progress in the history of the development of non crystalline material and the field, and the formation mechanism of bulk amorphous alloys was expounded from the aspects of component structure condition, thermodynamic conditions, dynamic conditions etc.. Introduced the preparation method of amorphous alloy, and the feasibility of its industrialization. The properties and application of bulk amorphous alloys with excellent and review. 1.引言 非晶态合金是指不具有长程有序但短程有序的金属合金，又由于其具有金属合金的一些特性，故它们也被称为玻璃态合金或者非结晶合金，属于非晶态材料中新兴的分支[1]。 非晶态合金长程无序但短程有序，是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但在1～2nm的微小尺度内与近邻或次近邻原子间的键合(如配位数、原子间距、键角和键长等参量)具有一定的规律性。短程有序又可分为化学短程有序和几何短程有序。化学短程有序是指合金元素的混乱状态，即每个合金原子周围的化学成分与平均成分不同的度量；几何短程有序包括拓扑短程有序和畸变短程有序[2]。 非晶态合金与晶态合金一样，都是多组元的合金体系，但是与晶态合金中原子的周期性排列不同，在非晶态合金中，原子的排列不具有长程有序的特点，而仅在单个原子的附近具有一定程度的短程有序，如图1．1所示[3]。非晶态合金独特的原子排列结构使得它具有了显著区别于晶态合金的物理、化学和力学行为[4-7]。因此，非晶态合金作为一种完全不同于晶态合金的新材料具有科学研究上的重要价值[8]。另外，非晶态合金具有某些优异的性能，如高强度、高弹性、耐腐蚀、热成型性能好，等等，这使得非晶态合金具有非常广阔的应用前景[9-10]。例如，与传统的工程材料相比，非晶态合金就综合了晶态合金在力学性能方面的高强度和工程塑料高弹性的优点，如图1．2所示。因此，近年来世界各研究单位投入了大量的研究力量和经费，对非晶态合金的形成理论、制备工艺和性能表征等各个方面进行了深入系统的研究[11-14]。对非晶态合金的研究已成为当代材料科学发展的一个最活跃、最令人激动的方向[15-16]。

非晶纳米晶带材

“非晶纳米晶”是对“原子抗菌技术”的简称，是由日本东北大学和北京航空航天大学基于航天应用共同研发的最新科研成果，是一种最新的航天抗菌材料技术。非晶纳米晶带材哪家好？您可以选择安徽华晶机械有限公司，下面小编为您简单介绍，希望给您带来一定程度上的帮助。 “非晶纳米晶”是对一种新型材料原子排列结构状态的描述，该状态的金属及合金的原子处于高能量的极限状态，其原子能够逸出表面，产生具有杀菌活性的高能量原子及原子团（这些原子团大小仅为普通细菌和真菌的十几万分之一），可迅速进入病菌细胞内核，破坏细菌的DNA结构、阻止其遗传物质的复制的模式达到杀菌和抑菌效果。经中国科学院理化技术研究所抗菌材料检测中心的检测报告显示，该类材料杀菌有效率高达99.9%，特有的原理、功效及片状构造突破了传统的药物杀菌范畴。

非晶纳米晶材料主要在航空航天领域使用，主要用作宇航员宇航服材料技术，用于应对外太空可能出现的各种不利环境，保护宇航员不受外界病菌侵害。 纳米晶材料由纳米级尺寸(1~10nm)的晶体所组成的材料。由于晶体极细，故晶界可占整个材料的50%或更多。其原子排列既不同于有序的结晶态，也不同于无序的非晶态(玻璃态)。其性能也不同于相同成分的晶体或非晶体。 安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。是人民解放军第4812工厂全资子公司。公司经营以机械制造为主，拥有各类专业生产、检验试验设备94台（套），涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业，主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件（含特种橡胶件）、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。

自成立以来，公司上下高度重视技术创新和产品结构升级工作，建立了以市场为导向，努力满足用户需求的产品研发体系。公司坚持以跨越发展的思想为指导，秉承敬业、高效、求实、创新的优良传统，继续依托军工技术和“中”牌品质，为广大新老客户提供更优良的产品和服务。

铁基纳米晶软磁合金的研究

第22卷 第3期Vol 122 No 13 材 料 科 学 与 工 程 学 报 Journal of Materials Science &Engineering 总第89期Jun.2004 文章编号:1004-793X (2004)03-0461-05 收稿日期:2003-09-05;修订日期:2003-11-19 基金项目:上海市科委纳米专项基金资助项目(0252n m054) 作者简介:陆伟(1981-),男,工学硕士。E -mail :lu wi s1981@yahoo.c https://www.sodocs.net/doc/4317257236.html, 铁基纳米晶软磁合金的研究 陆 伟,严 彪 (同济大学材料学院,上海市金属功能材料开发应用重点实验室,上海 200092) =摘 要> 本文主要评述了铁基纳米晶软磁合金的晶化过程、组织结构及其与磁性能之间的关系,分析了优异磁性能的起源,并详细论述了解释其优异磁性能的各向异性模型,提出了目前在该模型上存在的问题。此外,还介绍了纳米晶软磁材料的制备方法,并在最后对纳米晶软磁材料的应用及发展趋势作了展望。 =关键词> 纳米晶软磁材料;铁基合金;磁性能;各向异性模型 中图分类号:TM271+12 文献标识码:A Research of Fe -based Nanocrystalline Soft magnetic Materials LU Wei,YAN Biao (School of Marterial Scie.and Engi.,Tongji Univ.,Shanghai Key Lab.of A &D of Functional Metallic Mater.,Shanghai 200092,C hina) =Abstract > The crystal process,structure and the relationship between structure and magnetic properties of Fe -based nanocrystalline soft magnetic alloy are discussed in this paper.We also analyse the resource of its excellent soft magnetic properties.And we give a detailed discussion on the anisotropy models which explain the excellent soft magnetic properties.Some problems about these models are brought out.In addition,the preparation,application and developing trends are prospected. =Key w ords > nanocrystalline soft magnetic materials;Fe -based alloys;magnetic properties;anisotropy model 1 前 言 1988年日本的Yoshizawa 等人首先发现,在Fe -S-i B 非晶合金的基体中加入少量Cu 和M (M =Nb,Ta,Mo,W 等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc 结构的超细晶粒(D 约10nm)软磁合金[1]。这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。其典型成份为Fe 7315Cu 1Nb 3Si 1315B 9,牌号为Finemet 。其后,Suzuki 等人又开发出了Fe -M -B(M =Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm 系。到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe 基、Co 基、Ni 基[2]。由于Co 基和Ni 基不易于形成K 、K s 同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。故本文主要评述铁基纳米晶软磁合金,包括其制备方法、结构与性能的关系,尤其对晶化过程和优异磁性能的起因做了较为详细的评述,并对其应用及发展趋势做了展望。 2 铁基纳米晶软磁合金的制备方法 纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金[3~5]。 3 纳米晶软磁合金的结构与性能 311 合金的成份 纳米晶软磁合金的典型成份为Fe 7315Cu 1Nb 3Si 1315B 9。随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类:(1)铁磁性元素:Fe 、Co 、Ni 。由于Fe 基合金具有高Bs 的优势,且纳米晶合金可以实现K 和K s 同时为零,因而使L 值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课