高性能软磁材料——非晶合金

磁性材料根据功能通常可划分为永磁材料、软磁材料和功能性磁材。其中,永磁材料可分为铁氧体永磁材料、稀土永磁材料、其他永磁材料,软磁材料可分为铁氧体软磁材料、金属软磁材料、其他软磁材料等。


软磁材料因具有磁电转换的功能,广泛应用于变压器、电感电容、逆变器等领域,今天为大家介绍软磁材料中的非晶合金。


在以往数千年中,人类所使用的金属或合金都是晶态结构的材料,其原子三维空间内作有序排列、形成周期性的点阵结构。

非晶合金是由超急冷凝固,合金凝固时原子来不及有序排列结晶,得到的固态合金是长程无序结构,组成它物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性,没有晶态合金的晶粒、晶界存在。


这种非晶合金具有许多独特的性能,由于它的性能优异、工艺简单,从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。


非晶软磁合金的发展大体上经历了两个阶段:第一个阶段从1967年开始,直到1988年。


1984年美国四个变压器厂家在IEEE会议上展示实用非晶配电变压器则标志着第一阶段达到高潮,到1989年,美国AlliedSignal公司已经具有年产6万吨非晶带材的生产能力,全世界约有100万台非晶配电变压器投入运行,所用铁基非晶带材几乎全部来源于该公司。


从1988年开始,非晶态材料发展进入第二阶段。这个阶段具有标志性的事件是铁基纳米晶合金的发明。1988年日本日立金属公司的Yashiwa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)。1988年当年,日立金属公司纳米晶合金实现了产业化,并有产品推向市场。1992年德国VAC公司开始推出纳米晶合金替代钴基非晶合金,尤其在网络接口设备上,如ISDN,大量采用纳米晶磁芯制作接口变压器和数字滤波器件。


2006年开始,硅钢的大幅度涨价导致非晶价格甚至比硅钢还低;同时,其节能作用也由于对能源问题的重视而备受关注。非晶带材由于具有更低的损耗率,在用于新型配电变压器时,可以起到很好的降低电耗的作用,随着中国变压器市场加快向非晶配电变压器发展,非晶带材的市场正在不断扩大。