材料化学 非晶材料的制备方法 姓名： 学号： 2016.11
摘要：自从1960年美国加州理工学院杜威P．Duwez教授采用急冷方法制得非晶体至今，人们对非晶体的研究已经取得了巨大的成就，非晶硅以及其他非晶半导体、非晶的合金等一系列非晶产品已经得到了广泛的应用。例如，过渡金属－类金属型非金属合金已经开始用于各种变压器、传热器铁芯；非晶合金纤维已经被用来作为复合材料的强化纤维；非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂，已用于隐身技术的研究领域；某些非晶合金具有良好的催化性能，已被开发用来制作工业催化剂。非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电导器件方面的应用也已相当普遍。[1]非晶由于其优异的物理性能，尤其是力学性能，日益引起注意。本文就概述了一些常见的非晶的制备方法。
引言：对于自然界中各种形态的物质，按照原子的堆垛方式进行分类，可将这些物质分为两大类，一类称为有序结构组成的物质，另一类称为无序结构的物质。晶体的原子结构堆垛为典型的长程有序结构，而气体、液体和诸如非晶态固体的原子堆垛都属于长程无序、短程有序结构，气体相当于物质的稀释态，液体和非晶固体相当于凝聚态。非晶合金属于典型非晶态固体，相对于传统的晶体金属或合金来说，其具有长程无序、短程有序（或是中程有序）的结构特点。正是这种独特结构的寻在，才能使非晶体表现出更好得优异的物理和化学性能。而非晶合金的原子进行排列是因为存在脆性的类似于氧化玻璃的特点，因此又被称为金属玻璃。非晶合金机构内部因为没有晶界、层错等缺陷，因此具有惊人的抗腐蚀性能，不存在偏析及异相等结构。从热力学上讲，非晶合金是一种亚稳态结构，它的原子结构呈现出长程无序排列，有序性被严格限制在几个原子的尺寸范围内，非晶合金在一定的热力学条件下将转变为能量更低的晶态结构。非晶材料这些特殊性质决定了其性能与晶体金属有很大差异，具有高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等特有的优异性能。[2]
块体非晶合金材料的性能、应用以及展望引言：非晶态合金又称为金属玻璃，具有长程无序、短程有序的亚稳态结构特征。固态 时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围内这种状态保持相对稳定。与传统的晶态合金相比，非晶合金具备很多优异的性能，如高强度、高硬度、耐磨和耐腐蚀等，因而引起人们极大的兴趣。 一、非晶合金的发展历程 自1960 年加州理工学院的P.Duwez 小组采用液态喷雾淬冷法以106K/s 的冷却速率从液态急冷获得Au-Si 非晶合金以来，人们主要通过提高冷却速度的方法来获得非晶态结构。由于受到高的临界冷却速率的限制，只能获得低维的非晶材料（非晶粉、丝、薄带等），这在很大程度上限制了非晶的应用，特别是阻碍了对其力学、物理等性能的研究。 20 世纪80 年代末90 年代初，日本东北大学（Tohoku University）的T.Masumoto 和A.Inoue 等人发现了具有极低临界冷却速率的多元合金系列，如Mg-TM-Ln，Ln-AI-TM，Zr-AI-TM，Hf-AITM ，Ti-Zr-TM（Ln 为铡系元素，TM 为过渡族元素）。1993 年W.L.Johnson 等人发现了具有临界冷却速率低达1K/s 的Zr 基大块非晶合金。经过二十多年的发展，非晶从只有几个微米到现在的厘米级别，现在已经有6 个体系（锆基: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5， Zr55Al10Ni5Cu30；铂基：Pd40Cu30Ni10P20；钇基：Y36Sc20Al24Co20；钯基：Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5；镁基：Mg54Cu26.5Ag8.5Gd11）临界尺度达到了20mm。 对非晶态的大量研究表明，非晶合金中不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多优良性能，如良好的机械、物理、化学性能以及磁性能。鉴于大块非晶合金优良的力学、化学及物理性能以及在电子、机械、化工、国防等方面具有广泛的应用前景，大块非晶合金的研制就具有重要的技术和经济价值，是一个具有广阔发展前景的研究领域。 二、块体非晶合金的形成机理 1、合金的形成特点 合金熔体形成非晶态合金的过程与凝固结晶过程有较大的不同。非晶态合金在凝固时，随着冷速的增大和温度的降低，熔体连续地和整体地凝固成非晶合金。而晶态合金在凝固时，晶体的形成经历了形核和长大两个阶段，并且通过固液界面的运动从局部到整体逐步凝固结晶。 2、形成条件 按照传统的凝固理论，熔融的金属与合金在冷却过程中如果抑制了非均匀形核并跨越结晶区而被“冻结”，即可获得非晶态。要使金属或合金获得玻璃态组织，首先应使其熔体具有有利于形成玻璃态的合理结构，使原子在随后的冷却过程中重新排列较为困难。这种结构与合金的种类、组元原子半径差及原子间结合的本性有关，取决于非晶形成过程中的热力学和动力学。其次，应有适当高的冷却速率，减少或消除异质形核。以上分别为非晶形成的内部和外部条件，下面分别从结构条件、热力学条件以及动力学条件等方面详细论述。 2.1 结构条件 结构条件是影响非晶合金形成的主要因素。组元原子的半径差别越大，原子在无序密集排列时的密度越大，越有利于组成密集随机堆垛结构，位形改变就越困难，则越容易形成非晶。
非晶合金干式变压器的特点及性能分析 摘要：随着我国经济发展水平的提高，我国开始提高节能生活的要求，在这种 背景下，而用非晶合金作为铁心的干式变压器逐渐取代传统的变压器，成为电力 行业节能的首选。该文从非晶合金的介绍出发，对非晶合金的特点和安全性进行 叙述，最后阐述了非晶合金干式变压器需要改进的几个问题，这对于我国电力行 业的进步和发展有重要的作用，同时也对我国实现节能减排有重要的现实意义。 关键词：非晶合金；干式变压器；特点；性能 1 关于非晶合金的介绍 1. 1 非晶合金简介 非晶合金是将铁、碳、硅、硼等材料熔化后采用超急冷凝固的方法，将液态 合金凝固时晶体中的原子来不及采取有序的方式排列结晶，使得得到的固态合金 没有晶格和晶界，从而得到的非晶合金。这种非晶合金的制作工艺简单，还具 有许多优异的性能，从80 年代开始就成为国内外材料科学界重点关注和研发的 对象。目前，非晶合金主要分为铁镍基非晶合金、铁基非晶合金和钴基非晶合金等。 1 . 2 非晶合金的特性 非晶合金是一种新型的具有软磁性能的材料，其磁化功率小且单位耗损较低，由于它没有晶界和晶格，使得它的温度稳定性较高；同时非晶合金是一种无取向 的材料，使得它的制作工艺较简单且性能优异；以硅钢片为铁心材料制作的伸缩 度远远低于非晶合金，因此，在生产中，应该采取有效的措施，防止产生较大 的噪声；非晶合金的硬度较大，在非晶合金的加工的过程中，切剪相对硅钢片来 说难度大大增加了，因此，在产品加工时应该尽量减少非晶合金的切剪；另外， 非晶合金受到机械应力的影响较大，机械应力容易改变非晶合金的磁性，因此， 在设计采用非晶合金制造变压器时，应该尽量减少铁心受到的机械应力，从而减 少非晶合金受到的影响。 2 干式变压器的分类和特点 2.1 干式变压器的分类 干式变压器对于安全的要求很高，它的铁心一般不会放在液体中，对于一些 电压较低、容量较小的变压器，为了制造过程的便利和日后维护，也常常将它做 成干式变压器。干式变压器一般分为三种，即密闭式变压器、开启式变压器和塑 封式变压器。 2.1.1 密闭式变压器 密闭式变压器即将变压器用一个外壳封起来，使其与外界断绝联系，这样的 变压器往往在一些外界环境较恶劣的位置比较常见。密闭式变压器的内部往往充 入六氟化硫气体，该气体属于惰性气体，具有良好的热稳定性，它的散热能力和 绝缘性都比空气好得多，这就有效解决了密闭式变压器内部容易发生故障的问题。 2.1.2 开启式变压器 开启式变压器是目前使用最广、最常见的一种类型，整个变压器与空气相连通，它的结构比较简单，这种类型的变压器比较适用于一些需求电压比较小、容 量比较低的工程，在一些空气比较干燥洁净的环境中比较常见。该变压器主要由 空气散热，但是空气承受电压冲击的能力相对较弱，因此，在使用的过程中应该 与电压高的线路隔开，避免受到高强度电压的影响。 2.1.3 塑封式变压器
纳米非晶合金制备简介 摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。 关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备 Introduction of the Preparation amorphous alloy Abstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words: bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 1.引言 非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。通常其具有以下四个基本特征：（1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围；（2）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。 美国加州理工学院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一个人，于1960年首次采用 快淬方法制得Au 70Si 30 非晶合金薄带[4][5]。1969年，Pond等[6]制备出具有一定宽度的连续 薄带状非晶合金，为大规模生产非晶合金提供了条件。至此为止，非晶合金材料由于受到冷却速度的限制，为保证热量快速散出，制得的非晶合金为薄带、薄片、细丝或粉末等。由于形状的限制，非晶合金材料的许多优良特性无法在实际应用中得到发挥，人们希望得到可与晶态合金相比拟的大尺寸非晶合金，因此，随后很多人投入到开发新的制备非晶合金的方法中去，发明了许多固相非晶化技术，如机械合金化、离子束注入、氢吸收等。1974年，贝尔实验室的H. S. Chen[7]发表文章指出原子尺寸和混合热对玻璃合
铁基非晶合金如铁硅合金，具有高饱和磁通密度、低铁损、低密度和价廉等优点，是制造航空变压器较理想的铁芯材料。铁基非晶带材哪家好？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。 铁硅硼合金具有高电阻和极低铁损，容易形成低剩磁状态，其脉冲磁特性明显优于晶状硅钢和玻莫合金，是制造脉冲变压器的铁芯材料。铁基非晶合金还具有很高的磁致伸缩效应和高的电阻率，其非晶条带有利于制成快速响应的传感器，因此是一种新型传感器材料。钴基非晶合金的磁通密度和磁导率高，热稳定性好，同时还具有较高的耐磨性和耐蚀性，是一种性能优良的磁头材料。由于其没有晶界，所以用其制成的磁头可避免尖部脱落，磁头与磁带的摩擦噪音也比一般磁头小，音响效果好，且使用寿命长。
非晶合金材料是20 世纪70 年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以1X106℃/S 冷却速度直接冷却形成厚度0.02 ～0.04mm 的固体薄带，得到原子排列组合上具有短程有序，长程无序特点的非晶合金组织，这种合金具有许多独特性能特点，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。 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。
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
非晶合金介绍 发布时间：2012-9-22 阅读次数：139 字体大小: 【小】【中】【大】 铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys) 铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.54T），磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（为取向硅钢片的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，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯, 适合于10kHz 以下频率使用 由于超急冷凝固，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，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。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。 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。 而非晶态金属或合金是指物质从液态（或气态）急速冷却时，因来不及结晶而在室温或低温保留液态原子无序排列的凝聚状态，其原子不再成长程有序、周期性和规则排列，而是出于一种长程无序排列状态。具有铁磁性的非晶态金合金又称铁磁性金属玻璃或磁性玻璃，为了叙述方便，以下均称为非晶态合金。 发展史 1960年美国Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态合金为始。其间，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。 制作方法 1.水淬法 2.铜模吸铸法 3.铜模喷铸法 4.甩带 5.定向凝固 6.粉末冶金 7.高能球磨等
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910193344.1 (22)申请日 2019.03.14 (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 王修昌 谭军 武宽 李敏 张帆 邓攀 (51)Int.Cl. C22C 21/00(2006.01) C22C 1/04(2006.01) C22C 45/02(2006.01) B22F 9/04(2006.01) B22F 3/14(2006.01) (54)发明名称 一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及 其制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种铁基非晶合金增强的铝基 复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术 领域。以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强 体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基 非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金 体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～ 95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非 晶合金。本铝基复合材料以铝合金为基体，铁基 非晶合金为增强体，增强体分散均匀，与基体界 面结合强度高，界面状态好，复合材料的致密度 和硬度高。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109868392 A 2019.06.11 C N 109868392 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109868392 A 1.一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金。 2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：所述铝合金为以Mg2Si相为强化相的铝合金。 3.根据权利要求1所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：所述铝合金能采用纯铝替换。 4.一种根据权利要求1至3任意一项所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于包括以下步骤： 步骤1、将Fe粉、Cr粉、Mo粉、B粉和C粉按照原子比为52：26：18：2：2混合，在惰性气体和保护剂的保护下进行机械合金化，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥300rpm，球磨100～200h，得到Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金； 步骤2、将步骤1得到的Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金和铝合金进行球磨，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥200rpm，球磨4～16h，得到混合物料； 步骤3、将步骤2得到的混合物料在压力为40～50Mpa条件下，升温到723K～823K下保温10～30min，得铁基非晶合金增强的铝基复合材料。 2
非晶合金变压器的优缺点 摘要：在工业化进程中，工业革命的不断发展，给人们的生产生活带来了无数的方便，但同时也给自然环境带来极端的破坏。人们已经渐渐认识到环境保护的重要性，并提出了环保、低碳生活的概念。非晶合金变压器的诞生，响应了社会的主流。本文主要介绍了非晶合金材料的特点，及非晶合金变压器性能上的优缺点。 关键词：非晶合金变压器优缺点 非晶合金变压器是高科技环保节能产品，其节能和环保作用已被国际所公认，也被国内电力系统、建设部门上下所认识。目前，产品在制造使用技术上的可行性已日趋成熟，在市场上获得了竞争优势。其高效能、美观环保的卓越特性赢得了广大用户的一致推崇和广泛好评，被誉为“当前世界电气潮流的高科技绿色产品”。 所谓非晶合金变压器，就是指用非晶合金制造成变压器铁芯，并组装成的变压器。 非晶合金是指，合金材料在制造过程中采用了超急冷凝固的技术，使得在材料的微观结构中，金属原子在从液体（钢水）固化成固体的过程中，原子来不及排列成常规的晶体结构就被固化，而形成的原子结构无序排列的合金材料被成为非晶合金。非晶合金材料被发现具有非常优异的导磁性能，它的去磁与被磁化过程极易完成。非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。此外非晶态合金材料，还被广泛地应用于电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中，例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。在第十个五年计划期间：我国的科技工作者必将在非晶态合金技术领域做出更加令世人瞩目的贡献。 以铁元素为主的非晶态合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。铁基非晶合金较硅钢材料铁芯损耗大大降低，达到高效节能效果。因而作为一种极其优良的导磁材料被引入变压器等需要磁路的产品中。 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，在同样的磁通Bm 下，铁基非晶合金磁通损耗的量比0.23mm厚的硅钢小3％。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
大块非晶合金的几种常用的制备方法 由于受非晶形成能力的限制，长期以来非晶合金主要以粉末，细丝，薄带等低维材料的形式使用。大块非晶合金材料的出现是非晶合金材料制备技术的巨大进步，大块非晶合金材料常用的具体的制备方法有以下几种： 1．氩弧炉熔炼法 将各组分混合后利用氩弧炉直接炼制非晶制品。此法只能炼制尺寸较小的非晶样品，且非晶样品的形状一般为纽扣状，不易加工成型。另外此法对合金体系的非晶形成能力要求高，否则样品或样品的心部不能形成非晶，样品和坩埚直接接触的底部有时未完全熔化，可成为结晶相与成的核心，也易出现结晶相。氩弧炉的熔炼温度很高，经常用于炼制前的混料过程，即首先用氩弧炉炼制出易形成非晶的合金，然后用其他快冷方法得到大块非晶合金。 2．石英管水淬法 将大块非晶合金的配料密封在抽成真空的石英管中，加热后水淬冷却，获得大块非晶合金。如果合金中有高熔点组成，可先在氩弧炉中混料制成合金后再封装到石英管中。此法的优点是设备投资小，封装石英管的部门很容易找到，且易得到尺寸较大的圆柱形大块非晶棒。缺点是每制备一次非晶样品均须封一次石英管，且淬火时石英管要被破坏。石英管水淬法在非晶合金的科学研究中常用。为提高淬火时的冷却能力，也可将试样封在不锈钢管中水淬，用这种方法也可制备出异型样品。 3．铜模铸造法 此法是在加热装置的下方设置一水冷铜模，非晶合金组分熔化后靠吸铸或其他方法进入水冷铜模冷却形成非晶。此法虽然要求有专门的设备，但由于冷速较高能制备较大尺寸的非晶样品，而且可用不同的模具制备出不同形状的非晶样品，也可制备形状复杂的非晶样品。铜模铸造法，尤其是带有吸铸装置的，由于有这些优点而被广泛应用。 4．定向区域熔炼法 定向区域熔炼法的冷却速度可由固液界面的移动速度和炉内的温度梯度的乘积来确定，这种方法要求用于制备非晶合金的原始材料在成分上是均匀的，且非晶形成能力较强。能够用这种方法制备大块非晶合金意味着可以用连续的方法制备出大尺寸异形的非晶样品。此外，高压技术也可应用于大块非晶合金的制备。压力是影响合金状态的一个重要的热力学参数，高压下有些合金的凝固点降低，可通过快速卸载的方法使合金获得大的过冷度而产生非晶。 中国机床工具工业协会磨料磨具分会主办——中国磨料磨具网（https://www.doczj.com/doc/3713341772.html,）
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
铁基非晶合金的耐蚀性研究现状 黄勇 （南昌航空大学，江西南昌330063） 摘要：本文回顾了非晶腐蚀研究的历史，综述了研究铁基非晶腐蚀的常用实验方法，并对影响其腐蚀行为的因素以及腐蚀机理进行了概况性的总结。 关键词：铁基非晶；耐蚀性；腐蚀机理 非晶态合金，又称金属玻璃，是一种原子排列呈长程无序、短程有序排列的金属材料，其兼具一般金属和玻璃的特性，不存在晶界、位错等晶体材料常见的缺陷，这使得其具有极高的强度、弹性极限和耐磨性能。同时与相同元素构成的晶态材料相比，非晶态合金的耐腐蚀性能也优越很多［1］。历史上首次关于非晶制备的报道是在1934年，德国物理学家Kramer 利用热蒸发法制备出了非晶态合金［2］。随后，在1947年，Brenner等人用电解法和化学沉积法制备出Ni-P和Co-P非晶薄膜，同时使得非晶态材料首次在工业上得到了应用［3］［4］。1960年，美国加州理工学院的P.Duwez等首先采用熔体旋淬法制备了Au70-Si30非晶薄带，并且在此基础上，1967年，该课题组开发出了第一个铁基非晶，由此奠定了铁基非晶的开发应用的基础［5］。1974年，增本健、奈贺正明、桥本功二等人首先对非晶态合金的腐蚀性能进行了研究。最初研究了Fe-Cr-P-C和Fe-Cr-Ni-P-C非晶态合金的腐蚀行为，之后又深入地研究了铁—类金属、镍—类金属、钴—类金属、金属—金属系等非晶态合金的腐蚀行为以及它们的高抗蚀性的原因，并且研制出来具有极高抗蚀性的Fe—Cr25Mo10P13C7非晶态合金。目前非晶态合金的腐蚀性能方面的研究已日益深入和广泛［7］。自1995年，日本东北大学井上明久教授课题组开发出第一个块体铁基非晶Fe73Al5Ga2P11C5B4以来［6］，由于铁基非晶高强度、耐蚀性、优异的软磁性能、低廉的价格以及简单的制备工艺等特点，一直成为科学家们研究的热点。
项目名称：块体非晶合金的原子结构与强韧化机理 推荐单位：北京科技大学 项目简介： 块体非晶合金（BMG）具有传统材料无法实现的高比强度、大弹性变形、耐蚀耐磨、优异软磁等优异性能。在航空航天、精密机械、能源化工、信息和生物材料等领域都显示出了重要应用价值。 BMG的优异性能在于其特殊的原子排列结构，但目前人们对这方面的认识还很不清楚。因此，2005年《Science》将玻璃转变和玻璃的结构本质列为人类面临的125个主要科学问题之一。另一方面，BMG以其高强度而引起人们的关注，但受载时又很容易发生非均匀变形而突然脆断，严重限制了它在工程领域的运用。因而如何提高BMG的强韧性成为人们最关心的问题之一。 为此，我们在"863"、"973"、国家自然基金和教育部创新引智计划等项目支持下，利用高分辨电镜和同步辐射等技术、逆蒙特卡罗模拟和第一性原理分子动力学（AIMD）等方法对BMG原子层次上的堆垛结构进行了深入研究。同时，系统研究了含纳米、微米级晶体相的BMG强韧化和加工硬化问题，发展了一系列新型高性能块体非晶合金复合材料。该成果创新点如下： 1．创新性地运用AIMD等先进计算模拟方法，解决了多组元BMG原子结构难以准确描述的难题。在分析大量BMG中原子分布规律的基础上，提出了非晶合金原子堆垛普适模型。揭示了非晶原子堆垛是在球周期对称分布上叠加中程序尺度上的一维平移对称分布。这种呈壳层状分布的原子堆垛规律不受非晶合金组元种类、原子尺寸以及组元之间的化学作用等因素影响，代表了非晶合金原子结构上的一个普遍特征。由此，非晶转变是由液体结构对称转变到非晶结构对称的过程。并在分析大量BMG结构和性能数据的基础上，提出了非晶合金的结构性能关联。 2．通过在BMG中引入"形变诱导相变"的概念，内生形成了可在形变下产生马氏体相变的晶态增强相，研制出了具有大拉伸塑性和加工硬化能力的BMG复合材料。并发现通过对亚稳母相层错能的调控可以优化复合材料性能，非晶复合材料中的形变诱导相变表现为应变控制的马氏体相变特点，复合材料的加工硬化来源于晶态增强相对于非晶基体应变软化的有效补偿。该结果被Science发文评述认为：“相变韧塑化非晶复合材料极大的提升了非晶合金的潜在结构应用，并开辟了一个新的科学研究方向”。同时被Nature出版集团-亚洲材料（nature publishing group (npg)-Asia Materials）评述为近期材料领域的研究焦点之一，评述中称“该论文为在其它合金体系中开发大韧塑性非晶合金材料提供了一种新的思路，并对非晶态合金材料的实际工程应用起到极大的促进作用”。 3．揭示了非晶复合材料中非晶基体、不同特征晶态相的竞争机制和组织调控机理，阐明了非晶复合材料组织中稳态及亚稳相生产的热力学和动力学条件，通过合金化、控制凝固改变晶体相的析出趋势、晶格错配度、形核核长大特征，研究了不同特性晶态相、以及不同体积分数、分布状态对非晶复合材料整体力学性能的影响，开发出了组织、性能可控，具有实际应用价值的大尺寸块体非晶复合材料。 该项目发表学术论文189篇，总引用2902次。在Advanced Materials、Physical Review Letters等一流期刊发表的8篇代表论文被SCI 引用746次，他引582次，单偏他引最高160次。项目成果被邀请在包括国际块体非晶大会50分钟大会主旨报告在内的国际会议特邀报告20余次。或国家发明专利22项。获国际权威学者在Science、Progress in Materials Science、MaterialsToday等期刊上正面评述10余次。
随着Si 含量的增高而减低,这可能是因为合金的固有频率增高而引起的δ值减低之故。(4)Al 2Si 合金的减振特性受硅晶粒晶界总长度L 比Si 含量的影响更大,微细硅晶粒均匀分散的组织对于提高减振性能很有效。(文 凡取自《粉体および粉末冶金》,1999,46(7):715) 大块非晶合金的开发 1988年以来发现Mg 基、Ln 基、Zr 基、Fe 基、Pd 2Cu 基、Ti 基以及Ni 基等许多合金系,都能够以011～数百K/s 的一般冷却速度冷凝而形成非晶相。因为能以比传统非晶合金最高可慢7个数量级之多的低临界冷却速度来获得非晶合金,所以可采用各种铸造法来制取最大厚度可达100mm 的块状非晶合金。合金非晶化可获得极高的强度性能,用合模法制得的Zr 2Al 2Ni 2Cu 系和Zr 2Ti 2Al 2Ni 2Cu 系非晶合金的抗拉强度σt 为1700～1850MPa 、弹性模量E 为78～92GPa ,σt 随着E 的增高而增高,要比商用晶态Z 合金(≈830MPa )高1倍以上,而E 值要比σt 相同的晶态合金高2倍。 1975年发现Fe 2P 2B 和Fe 2Si 2B 系非晶合金优越的软磁特性,此后广泛深入地研究了Fe 基和Co 基非晶合金的软磁性,进入80年代之后软磁非晶合金便获得了实际应用。但当时还只能以超过105K/s 的高冷却速度 生产厚度<50 μm 的薄带。根据过冷液体稳定化的三条经验法则,开发了Fe 2(Al ,G a )2(P ,C ,B ,Si )系和(Fe ,Co )2(Zr ,Nb )2(Mo ,W )2C 系软磁非晶合金,这些合金系可用铜模铸造法制得非晶,前者厚度约2mm ,后者约为6mm 。Fe 2(Al ,G a )2类金属系非晶合金的磁特性:饱和磁化强度(I s )111～115T ,矫顽力(H c )2～6A/m ,磁导率(μe )在1kHz 下高达20000,磁致伸缩(λs )为28～38× 1026。近年来,开发成功利用非晶合金的纳米晶化获得Fe 3B +α2Fe +Nd 2Fe 14B (或Pr 2Fe 14B )复相合金,其最大磁能积约为90kJ/m 3,是很有发展前途的硬磁材料。今后,Ti 基、Al 基、Mg 基块状非晶合金作为高比强度材料,Fe 基和Co 基非晶合金作为新型磁性材料,在基础研究和实用化方面可望获得重大进展。(光 明取自《素形材》,1999,40(5):5) 高硼Fe 2Nb 2B 非晶合金的软磁性能 迄今所发现的软磁Fe 基和Co 基非晶合金有Fe 2P 2C ,(Fe ,Co )2P 2B 、 (Fe ,Co )2Si 2B ,(Fe ,Co )2(Cr ,Mo ,W )2C ,(Fe ,Co )2Zr ,(Fe ,Co )2Hf 、 (Fe ,Co )2(Zr ,Hf ,Nb )2B 系,其中熔体旋淬(Fe ,Co )2类金属非晶条带,以及溅射法制取的(Fe ,Co )2(Zr ,Hf )2B 非晶薄膜作为软磁材料已获得实用化,但这两类非晶合金并不具备很宽的过冷液 相区(>30K ),所以其玻璃化转变冷却速度要求在105K/S 以上,并且只能形成厚度≤50 μm 的非晶材料。近年来发现B 浓度增高至20%(原子)以上的(Fe ,Co )2(Zr ,Hf )2B 系合金和Fe 2Nb 2B 系合金具有50K 以上的过冷液相区,所以玻璃转化冷凝速度很低。为此,研究了具有大过冷液相区的Fe 2Nb 2B 系非晶合金的成分范围、软磁性能和热稳定性及其对化学成分的依赖关系。 研究用的合金是由纯铁、纯铌和纯硼晶体的混合物在氩气氛中进行电弧熔化制得的,并用熔体旋淬法在 氩气保护下制得快淬带材。利用Cu 2K α辐射X 光衍射法和透射电镜检验非晶组织。采用振动样品磁强计和B —H 曲线扫描仪分别测定饱和磁化性能和矫顽力。用阻抗分析仪在1kHz 至10MHz 频率范围内测量磁导率,运用电容法评价在最高外加磁场为115T 下的磁致伸缩。 研究结果表明:(1)Fe 2Nb 2B 三元系合金能在含Nb2%～14%、B10%～35%很宽的成分范围形成非晶合金。(2)过冷液相区ΔT x (晶化温度T x -玻璃化温度T g )随着合金中B 和Nb 含量的增高而显著增大,Fe 62Nb 8B 30的ΔT x 最大71K 。然而Co 62Nb 8B 30的ΔT x 却减小为38K ,Ni 62Nb 8B 30合金则不能非晶态化。(3)通过单一放热反应发生Fe 62Nb 8B 30非晶合金的晶化,同时析出α2Fe 、Fe 2B 和FeNb 2B 2相。(4)Fe 62Nb 8B 30非晶合金具有很好的软磁性能,其饱和磁化强度(I s )为0168T ,矫顽力(H c )为216A/m ,在1kHz 下的磁导率μe 为19300,磁致伸缩λs 小为717×1026。这种非晶合金的高μe 和低H c 性能,作为性能优异的新型软磁合金是颇具吸引力的。(国 文取自《Mater Trans J IM 》,1999,40(7):643) 加少量B 的块状非晶FC20(Fe 2C 2Si )铸铁 块状非晶合金即使在晶化处理以后也仍然非常脆,这主要是由于析出了大量化合物所致。如果能够获得—04—金属功能材料 2000年
非晶合金带材 一非晶合金带材介绍 在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料，一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金，制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。根据带材的宽度可分为窄带非晶带材（100mm 以下），宽带非晶带材（140mm以上）。性能方面具有最高的饱和磁感应强度，高导磁率、低矫顽力、低损耗、低激磁电流和良好的度稳定性和时效稳定性。带材均匀、稳定性高、柔韧性好，不易断，具有较高的填充系数。
图1 非晶合金带材 1.非晶带材分类 (1)铁基非晶合金，主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4T～1.7T）、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3～1/5），代替硅钢做配电变压器可降低铁损60%～70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁心（一般在10千赫兹以下），例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。 (2)铁镍基非晶合金，主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下），价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁心，例如漏电开关互感器。(3)钴基非晶合金，由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在1T以下），但磁导率极高， 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡
非晶合金变压器的优缺点 非晶合金变压器的优缺点 摘要：在工业化进程中，工业革命的不断发展，给人们的生产生活带来了无数的方便，但同时也给自然环境带来极端的破坏。人们已经渐渐认识到环境保护的重要性，并提出了环保、低碳生活的概念。非晶合金变压器的诞生，响应了社会的主流。本文主要介绍了非晶合金材料的特点，及非晶合金变压器性能上的优缺点。 关键词：非晶合金变压器优缺点 中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号： 非晶合金变压器是高科技环保节能产品，其节能和环保作用已被国际所公认，也被国内电力系统、建设部门上下所认识。目前，产品在制造使用技术上的可行性已日趋成熟，在市场上获得了竞争优势。其高效能、美观环保的卓越特性赢得了广大用户的一致推崇和广泛好评，被誉为“当前世界电气潮流的高科技绿色产品”。 所谓非晶合金变压器，就是指用非晶合金制造成变压器铁芯，并组装成的变压器。 非晶合金是指，合金材料在制造过程中采用了超急冷凝固的技术，使得在材料的微观结构中，金属原子在从液体（钢水）固化成固体的过程中，原子来不及排列成常规的晶体结构就被固化，而形成的原子结构无序排列的合金材料被成为非晶合金。非晶合金材料被发现具有非常优异的导磁性能，它的去磁与被磁化过程极易完成。非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。此外非晶态合金材料，还被广泛地应用于电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中，例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。在第十个五年计划期间：我国的科技工作者必将在非晶态