非晶合金

非晶合金通常金屬材料是固態(tài)的晶體，但在金屬材料的結(jié)晶過程中，特殊的方法可以打亂金屬材料中原子的規(guī)則排列，得到原子排列無序的固態(tài)金屬材料，這種材料稱為非晶金屬材料。非晶態(tài)合金是非晶態(tài)金屬材料的一種。

鐵基非晶合金(Fe-Basic   amorphous   alloy)

特別是鐵損低（是取向硅鋼片的1/3－1/5）替代硅鋼作為配電變壓器可節(jié)能60－70%鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03mm，廣泛用于配電變壓器、大功率開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器和逆變器磁芯， 適用于10kHz以下的頻率由于超快速凝固，原子可以 合金凝固時(shí)不會(huì)有序排列和結(jié)晶，得到的固態(tài)合金具有長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界的存在，稱為 非晶合金，被稱為冶金材料學(xué)的一場(chǎng)革命。這種非晶態(tài)合金具有許多獨(dú)特的性能，例如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性高電阻率和機(jī)電耦合性能等。由于其優(yōu)異的性能、工藝簡(jiǎn)單，自20世紀(jì)80年代以來已成為國內(nèi)外材料科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。

在過去的幾千年里，人類使用的金屬或合金都是晶體材料，它們的原子在三維空間中有序排列、形成周期性晶格結(jié)構(gòu)。

非晶體金屬或合金是指液態(tài)物質(zhì)（或氣態(tài)）在快速冷卻過程中，液態(tài)原子無序排列的凝聚態(tài)由于沒有時(shí)間結(jié)晶而保持在室溫或低溫狀態(tài)，其原子不再有序生長、周期性的有規(guī)律的排列，卻脫離了長期無序的排列狀態(tài)。具有鐵磁性的非晶金合金也稱為鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃（Glass   alloy）為了描述方便，以下都稱為非晶合金。

1960年，美國的Duwez教授發(fā)明了快速淬火工藝來制備非晶合金。同時(shí)，非晶軟磁合金的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段始于1967年，持續(xù)到1988年。1984年，美國四家變壓器制造商在IEEE會(huì)議上展示了實(shí)用的非晶配電變壓器，標(biāo)志著第一階段的高潮到1989年，美國聯(lián)信公司擁有了年產(chǎn)6萬噸非晶帶材的生產(chǎn)能力，全世界投入運(yùn)行的非晶配電變壓器約有100萬臺(tái)，幾乎全部來自該公司。從1988年開始，非晶材料的發(fā)展進(jìn)入了第二階段。這一階段的標(biāo)志性事件是鐵基納米晶合金的發(fā)明。1988年，日本日立金屬公司的Yashiwa等人在非晶合金的基礎(chǔ)上，通過晶化處理，研制出納米晶軟磁合金（Finemet）1988年，日立金屬公司實(shí)現(xiàn)了納米晶合金的產(chǎn)業(yè)化，部分產(chǎn)品投放市場(chǎng)。1992年，德國VAC公司開始推出納米晶合金替代鈷基非晶合金，特別是在網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備中，如ISDN，大量使用納米晶磁芯制作接口變壓器和數(shù)字濾波器件。

在對(duì)非晶合金有了初步的了解之后，讓 讓我們看看——非晶變壓器，這是非晶合金的一個(gè)非常有前途的應(yīng)用領(lǐng)域。非晶合金鐵芯變壓器是采用新型導(dǎo)磁材料——非晶合金制成的變壓器，與硅鋼片作為鐵芯變壓器相比，具有空載損耗（指變壓器次級(jí)開路時(shí)在初級(jí)測(cè)得的功率損耗）下降75%左右，空載電流（當(dāng)變壓器副邊開路時(shí)，原邊仍有一定的電流，稱為空載電流）下降約80%是目前較為理想的節(jié)能配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和低負(fù)荷率的發(fā)展中地區(qū)。中國上市公司——信托電氣從美國通用電氣公司引進(jìn)了非晶合金變壓器的專有技術(shù)，通過消化吸收，自主創(chuàng)新開發(fā)了適合中國電網(wǎng)運(yùn)行的系列非晶合金變壓器，成為目前國內(nèi)最大的非晶合金變壓器專業(yè)制造商，證明了非晶材料廣闊的市場(chǎng)空間。

2006年以來，硅鋼的大幅漲價(jià)導(dǎo)致非晶價(jià)格甚至低于硅鋼；同時(shí)，它的節(jié)能功能也因其對(duì)能源問題的重視而備受關(guān)注。非晶帶材的損耗率較低，用在新型配電變壓器上可以起到很好的降低功耗的作用隨著中國變壓器市場(chǎng)向非晶配電變壓器的加速發(fā)展，非晶帶材市場(chǎng)正在擴(kuò)大。

與傳統(tǒng)硅鋼片的區(qū)別

與傳統(tǒng)的硅鋼片不同，非晶合金沖壓后易碎，很難形成層壓板。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，非晶合金往往以纏繞工藝的形式存在。近年來，使用非晶軟磁材料的電機(jī)越來越多，其低鐵耗的優(yōu)異節(jié)能性引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。