1 非晶体软磁合金的概念 非晶态软磁合金是一种无长程有序、无晶粒合金，又称金属玻璃，或称非晶金属2、非晶态软磁合金的结构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2.1 非晶态结构的主要特征2.1.1 结构短程有序非晶态软磁合金固体的密度，一般与同成份的晶体差不多，约低 2—3％这就是说， 原子间的平均距离，在液态、晶态或非晶态中都是差不多的如果两原子间的相互作用主要 是原子间距的函数，则形成凝聚态时的总结合能可近似地看成是原子对结合能的叠加这就 很易觉察到，各种情况下原子的电子运动情况一般也不至于引起太大的突变这样，非晶态 软磁合金固体中各原子与其最近邻原子之间的关系就与晶态的类似了，即存在一定的有序结 构，这也就是上面所提到的短程有序。
非晶态固体的短程序一般可分为两大类：化学短程序和几何短程序2.1.2 结构长程无序晶体结构的根本特点是它的周期性，即通过点阵平移操柞，可以与其自身重合在非晶 态中，这种周期性消失了，非晶态的这种结构特征，我们称为长程无序性在非晶态软磁合 金固体中，原子的主要运动是在其平衡位置附近的热振动它的结构无序性是在非晶态形成 过程中保留下来的2.1.3 结构的亚稳性 非晶态软磁合金固体的最重要特征是其亚稳性从热力学来讲，熔点以下的晶态，总是 自由能最低的状态因此，非晶态软磁合金总是有向自由能最低的晶体转化的趋势2.2 非晶软磁合金的结构模型非晶态结构的描述和实验测定至今还存在很大的局限性通常采用的径向分布函数是一 种统计平均的近似，失去了不少结构信息，因此晶体结构研究中采用的结构模型法在非晶态 结构的研究上显得更为重要结构模型可以给出原子在空间分布的三维图象，但其正确性必 须根据实验测定的一些物理量进行判定，例如密度、原子填充因数等径向分布函数是检验 结构模型的最重要的实验判据建造非晶态固体结构模型的主要根据是：a） 满足原子（分子）间相互作用的势函数的要求；b） 结构中不能出现原子周期性规则排列的区域；c） 相应的结构应使体系的自由能最小；d） 结构模型应具有相容性。
当根据模型的结构计算出的物理量与实验测量结构达到最好的拟合时，该结构模型就 是被研究物质的一种可能结构目前公认的非晶态金属和合金的结构模型中，较好的是硬球无规密堆模型 （DR—PHS）这种模型最初把原子视为一定直径不可压缩的钢球，无规密堆即硬球尽可能紧 密堆积，结构中不包含可以容纳一个球的间隙同时，球的排列是无规的，当任何两个球之 间的间距大于直径的五倍时，他们位置之间的相关性很弱，不出现规则周期性排列的有序区表1列出了一些DRPHS模型的模拟计算结果与实验测定的RDF的比较结果模塑r-2/rlr-2/rlr3/rl巒堆比例做型打实验分布 函数的比较Finney （8000 个 球）5（1 637第一峰分裂，峰位 不符，虫肩峰”高 度大Bennet ◎999 个 球）1. 75£ 000. 62^0. 63第二峰分裂较不明而H上小处的峰 史弱，峰位亦不符sadoc-1. 65N 00比600, 52笫二峰分裂明显， 具两个峰島疫之比 与实验结果相近- 只是“启峰打的峰 位仍未得到改善把原子作为不可压缩的钢球是一种零级近似,与实际材料中原子间相互作用势的差别较 大很多研究对DRPHS模型进行了改进，采用不同作用势，“软化”原子间相互作用的排斥 势部分，使之更接近于实际情况。
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 数血的大小当血=0时，则可得到高磁导率，低矫顽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有高强度，一定的韧性，并具有很强的抗腐蚀 4、非晶体软磁合金的特点非晶态软磁合金的磁导率和电阻率高，矫顽力小，对应力不敏感，不存在由晶体结构 引起的磁晶各向异性，具有耐蚀和高强度等特点此外，其居里点比晶态软磁材料低得多， 电能损耗大为降低，是一种正在开发利用的新型软磁材料4.1优良的磁性与传统的金属磁性材料相比，由于非晶合金原子排列无序，没有晶体的各向异性，而且 电阻率高，因此具有高的导磁率、低的损耗，是优良的软磁材料，代替硅钢、坡莫合金和铁 氧体等作为变压器铁心、互感器、传感器等，可以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重 量、降低能耗。
非晶合金的磁性能实际上是迄今为止非晶合金最主要的应用领域4.2高强韧性明显高于传统的钢铁材料，可以作复合增强材料，如钓鱼杆等国外已经把块状非晶合 金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮非晶合金丝材可能用在结构零件中，起强化作用另外，非晶合金具有优良的耐磨性，再加上它们的磁性，可以制造各种磁头4.3感生磁各向异性常数非晶合金虽然不存在磁晶各向异性，但它并不是磁各向同性的它在制备和以后的热处 理过程中可以感生出磁各向异性利用由磁场退火感生的磁各向异性来控制合金的磁性已在 实际上应用由磁场退火感生的磁各向异性大小和合金中磁性元素含量的关系蓦本符合原子 对方向有序理论，但存在一定偏离4.4化学特性由于非晶态金属的结构均匀，没有与晶态相关联的缺陷，像晶粒边界、位错和堆垛层错 另外，制备非晶态合金的熔融状态快淬可以防止在淬火过程中的固态扩散于是，它们也没 有像第二相、沉淀和偏析等缺陷因此，在与表面有关的特性:像腐蚀和催化）方面，非晶态 合金被认为是理想的化学均匀合金例如，在中性盐和酸性溶液中，低铬的铁基金属玻璃（如 Fe27Cr8P13C7）的耐腐蚀性优于不锈钢，这是一般晶态软磁合金所难以达到的另一方面， 非晶态合金至少含有两个组分，往往含有形成非晶态结构所必需的大量的类金属。
这样复杂 的成分也显著影响它们的化学特性4.5电阻高由于原子排列的长程无序，声子对传导电子散射的贡献很小，使其电阻率很高（比晶态 约高1个数量级），因而可以大大降低合金的涡流损耗作为软磁合金的非晶合金其电阻率 约为120〜190x10-8之间，远高于晶态软磁合金温度系数小（M0系、Ti系、Nb系金属在 低温下都显示超导性质），在0K时具有很高的剩余电阻传统的薄钢板，从炼钢、浇铸、钢锭开坯、初轧、退火、热轧、退火、酸洗、精轧、剪 切到薄板成品，需要若干工艺环节、数十道工序由于环节多，工艺繁杂，传统的钢铁企业 都是耗能大户和污染大户，有'水老虎”和“电老虎”之称而非晶合金的制造是在炼钢之后直 接喷带，只需一步就制造出了薄带成品，工艺大大简化，节约了大量宝贵的能源，同时无污 染物排放，对环境保护非常有利正是由于非晶合金制造过程节能，同时它的磁性能优良， 降低变压器使用过程中的损耗，因此被称为绿色材料和二十一世纪的材料表2是非晶软磁合金材料与其它常用软磁材料性能的比较*1;非晶软磁合金材料与耳它常用软磁材料性能的比较觥基非晶皆鱼沁硅姻缺糠基菲晶馳基非晶铳基辩晶■ta和磴感应强虔叮汩.52.0>0.70.5-D.fl?■].£05- J.5W.5>415730>250>320>S60>400<230勒t舷七>55Q乂10>430>5L0电沮率4厘-cmLW501251409055>106Z.lfl7.657.5S.O7.25a.fl64J0OTOEBD120■ta和感掘伸箱磁/X ICT62D -^027120L -20-25L4初焙导疲率>]0CH>1000>4000>SOOOO> [00002000量丸导琨率>200MD>2 moo>200000^200000新迦力怙斤］<3>0.0<2.0 <2.0>0.4 20F1/5D-O.D7 Pb'5D>0.3P0.2iT0k<10P0.2^0k-]3PO.M 尼册 <213Pl 1.2 Pl ；4
它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4--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5.2 铁镍基非晶合金 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5.3 钴基非晶合金 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，替代坡莫合金和铁氧体6、非晶软磁合金材料的应用6.1 电机转换领域A.配电变压器铁心铁基非晶合金铁心具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗（相当于 硅钢片的1/3〜1/5）、低激磁电流、良好的温度稳定性，使非晶合金变压器运行过程中的空 载损失远低于硅钢变压器。
这种情况尤其适用于空载时间长、用电效率低的农村电网b.开关电源变压器及电感铁心开关电源是自20世纪70年代发展起来的新型电源技术，它 采用20千赫兹以上的工作频率，大大缩小了变压器的体积、减轻了重量、提高了效率在 开关电源中使用非晶微晶合金作为铁心的元器件有：主变压器、控制变压器、共模电感、噪 声滤波器、滤波电感、储能电感、电抗器、磁放大器、尖峰抑制器、饱和电感、脉冲压缩器、 开关管保护电感等6.2 电子防窃系统 早期利用钴基非晶窄带的谐波式防盗标签在图书馆中获得了大量应用最近利用铁镍基非晶 带材的声磁式防盗标签克服了谐波式防盗标签误报警率高、检测区窄等缺点，应用市场已经。