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题目：非晶态软磁合金材料

摘要：本文以非晶态软磁材料为主要阐述对象，并就其定义、晶体结构特征、磁性性能

及其产生机理、制备工艺、国内外发展过程、实际应用和未来应用前景等方面进行了分

段阐述,其中着重介绍了非晶材料的结构特征及其相应性能产生的机理、材料制备、发

展及其在不同领域的应用。从而使自己能够对这一磁性材料有一个全面详细的了解。

关键字：长程有序短程无序过冷各项同性电磁转换

1.材料定义及其基本性能与其产生机理

1.1软磁材料

软磁材料是指具有低的矫顽力，高的磁导率的磁性材料，在交流磁化状态下应用要

求具有低的功率损耗。软磁材料在外磁场作用下迅速被磁化，去掉外磁场后，磁性消失。

软磁材料按结构分为晶体、非晶体、纳米晶体磁性薄膜、磁泡、磁性液体与铁粉芯等类

型。

1.2非晶合金结构特点

非晶态合金是指原子不是长程有规则排列的物质。一般晶态金属的原子密集规则排

列切具有周期性，这种结构特征叫作原子排列的长程有序。和晶态金属相比，非晶态合

金结构没有长程有序、间隙较多、但是均质、各项同性。其原子结构和各种特性表明,

非晶无序并不是“混乱”，而是破坏了长城有序系统的周期性和平移对称性，形成一种

有缺陷的，不完整的有序即最近邻或局域短程有序。这种短程序只是由于原子间的相互

关联作用，是其在小于几个原子间距的小区间内仍然保持着位形和组分的某些有序特征，

故具有短程序。

1.3非晶态软磁合金的基本性能及其产生机理

作为软磁材料，希望它有高的饱和磁感应强度和磁导率，低的矫顽力。这些软磁性

能又和材料的磁晶各向异性，磁致伸缩系数有关。磁晶各向异性系数和磁致伸缩系数越

小，组织结构越均匀，材料的软磁性能就越好。非晶态磁性合金没有长程有序，因此非

晶磁性材料的磁晶各向异性为零，而且非晶磁性材料组织结构均匀，不存在阻碍畴壁运

动的晶界或析出物，这样，非晶结构决定了其具有良好的软磁性能。但非晶态磁性材料

的磁致伸缩一般不为零，因为磁致伸缩起源于短程相互作用。所以，非晶磁性材料的软

磁特性主要取决于磁致伸缩系数λ的大小。当λ≈0时，则可得到高磁导率，低矫顽

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力的非晶软磁材料。除此之外，非晶态合金的电阻率较高，因此涡流损耗低，频率特性

好，可应用在较高的频率范围。非晶态的结构均匀，各向同性特点也决定了非晶材料具

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有高强度，一定的韧性，并具有很强的抗腐蚀性等。

1.4非晶态软磁合金基本类别

3d过渡金属—非金属系主要有三类：铁基，铁镍基和钴基合金。铁基非晶合金主要

用作中，小功率的变压器铁心。铁镍基非晶合金是国内开发最早，用量最大的非晶合金。

主要用途是代替Fe—Ni78坡莫合金作环形铁心。钴基非晶合金的饱和磁致伸缩系数接

近于0，因而具有极高μ和μ,很低的矫顽力和高频损耗。主要用传感器材料。

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3d过渡金属—金属系，金属为Ti,Zr,Nb,Ta等，用做溅射薄膜材料。

3d过渡金属—稀土类金属系，稀土金属为Cd,Tb,Dy,Nd等，主要用作磁光薄膜材料。

2.非晶软磁合金材料产业发展历程和现状

2.1发展历程

第一阶段，1967年～1988年：1967年Duwez教授率先开发出Fe-P-C系非晶软磁合

金，带动了第一个非晶合金研究开发热潮。1979年美国AlliedSignal公司开发出非晶

合金宽带的平面流铸带技术，并于1982年建成非晶带材连续生产厂，先后推出命名为

Metglas的Fe基、Co基和FeNi基系列非晶合金带材，标志着非晶合金产业化和商品化

的开始。1984年美国四个变压器厂家在IEEE会议上展示了实用的非晶配电变压器，从

而将非晶合金应用开发推向高潮。

第二阶段，1988年～至今：1988年日本日立金属公司的Yashizawa等人在非晶合

金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金（Finemet）。此类合金的突出优点在于兼

备了铁基非晶合金的高磁感和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁

基