Finemet型FeCuNbSiB系纳米软磁合金的新进展

纳米晶软磁合金现在主要有三类：名为Finemet的FeCuNbSiB系合金（1988年发明）；名为Nanoperm的FeMBCu系合金（M=Nb、Zr系元素、1990年发明）；名为Hitperm的FeCoZrBSi系合金（1998年发明）。图1示出纳米晶软磁合金与其它软磁材料的性能比较[1]。

在我国目前已广泛应用并商品化的合金是Finemet型合金，2000年的产量约300吨[2]。
Finemet合金是日立金属公司的Y.Yoshizawa等人发明的。最早公布的合金成份、商品牌号及性能见表1[3]。Finemet合金的标准成份是，它与商品牌号FT-1的Bs值不同，因此二者的成份应略有不同。合金在不同Br状态的磁性（见表2）[4-6]比商品牌号FT-1也优越（对比表1和2）。


现在日立金属公司的Finemet系列产品合金有三个牌号（FT-1、2、3）9种磁性能（见表3），Bs值分别为1.35，1.45和1.23T。



最近Y.Yoshizawa等人公布了最新研究结果见图2[7]、图3[8]和表4[8、9]。调整了Cu、Nb和Si、Fe含量，获得了不同Bs值，而磁导率(H=0.05A/M)更高的Finemet型合金。在Cu0.6at％ 和Nb=2.6at%，B=9 at％，Si≤9.5at%的FeCuNbSiB系合金中还可在获得Bs ～1.5T，≥10万；Bs ～ 1.55T，≥3.5万的合金（见图4）[8]； Fe78.8Cu0.6Nb2.6Si9B9合金在530℃横向磁场退火1小时后的仅为2W/kg；此外在无磁场退火后50Hz下的μm可达60万；横向磁场处理后在H≤10A/M内μr可恒定在10万左右[8]。新的系合金的磁性能比过去的系要好。


德国VAC公司引进了Finemet型成份为合金的专利技术[10]，并在此基础上开发了牌号为Vitroperm 500F、800F、850F三个低Br扁平磁滞回线的商品合金，其性能见表5，磁导率特性曲线见图5，损耗曲线见图6。

另一个值得注意的动向是对不同成份Finemet型合金磁场感生各向异性(Ku)的研究。早期Yoshizawa公布在550℃磁场退火1小时条件下，合金的KU～15J/m3[11]， 的[6] 。与Co基非晶合金的KU (～16J/m3[11]) 相当或更小，比含78Ni%的高磁导率坡莫合金(KU～ 150J/m3[12]) 小约一个数量级。由于KU小而Bs高，在横向磁场处理后的低Br状态下，获得了特别高的μI(见表2和图5)。最近在合金中获得KU为97.4 J/m3，比大6.5倍[8] ，这样大的KU值也曾为HerZer的研究[13] 所获得，但它是在 (z = 18.5～23.5at%，B=5～14at%)系合金中当Si=18.5at%而B=9和12at%时才获得，如此高的Si+B含量，使合金的Bs值必大大降低。合金的Bs可达1.5T以上，可以期望在该合金中获得比(表2) 或Vitroperm合金(图5) 磁性更好的恒磁导率合金系列。
参考文献
1. M.E.Mehenry ，D.E.Laughlin： Acta Mater.2000.48.P223
2. 陈国钧、王旭军：金属功能材料 2001.8(6).P10
3. Y.Yoshizawa， S.Oguma， K.Yamauchi： JAP 1988.64(10). P6044
4.吉沢克仁、山内清隆：日本应用 磁气学会志 1989.13(2).P231
5. Y.Yoshizawa， K.Yamauchi： Current Topics in Amorphous Materials: Physics and Technology.1993.P234
6. 吉沢克仁等：日本应用磁气学会志 1995.19(2).P457
7. M.Ohnuma et al.：Acta Mater. 2000.48.P4783
8. Y.Yoshizawa：Scripta Mater. 2001.44.P1321
9. Y.Yoshizawa:Mater.Sci.Forum 1999.307.P51
10.J.Petzoid:J.phys IV France 1998.8.Pr2-767
11.Y.Yoshizawa， K.Yamauchi: IEEE Trans.MAG.1989.25(5).P3324
12.陈国钧等:金属软磁材料及其热处 理 机械工业出版社 1986. 北 京.P97
13.G.Herzer Mater:Sci.and Eng. 1994.A181/A182.P876