非晶纳米晶软磁材料的制造和应用凸显优异的节能和环保效益，是典型的生产和应用“双绿色”材料，是我国战略性持久发展新兴产业之一。其新发展动向如下：
    1. 非晶态合金^[1～10]
    1.1 已广泛用于工频动力变压器的生产牌号是2605SA1(我国牌号1K101)和新开发的2605HB1，前者的工作Bm达1.4~1.45T，后者的Bm达1.45～1.5T。其工频损耗仅为取向硅钢的1/2--1/3。表1列出2605SA1和2605HB1的性能比较。
    表1. 新合金HB1和现有合金SA1的生产水平磁性能比较
    1.2 新开发的Bs>1.64T，成本低廉的合金还有FeSiBCP系、FeSiBCPN系、FeSiBCSn系和FeSiBCAl系合金，最高Bs可达1.75～1.77T。工频损耗也优于取向硅钢。表2列出某些高Bs（＞1.6T）Fe基非晶合金的成分和性能。
    表2. 某些高Bs（＞1.6T）Fe基非晶合金的成分和性能
    1.3 非晶配电变压器（AMDT）已得到广泛应用，其节能减排（温室气体）的效果已被公认，我国DT的铁损（Pc）约占总发电量的1.7%，以2009年发电量为36506亿KWh计，则DT的Pc达620亿KWh。国内近百家AMDT生产企业约需要5万吨以上的Fe基非晶带，仅北京就需2万吨非晶变压器铁芯及生产2万台AMDT。国内已建成4万吨Fe基非晶带材生产线，2015年将达10万吨。日立金属现在的产能为7～10万吨，2015年将达15万吨。
    1.4 高效非晶电机（Am-Motor）是另一个广泛的应用市场，其运行效率将从现在的平均87.6％提高到95％以上，节能减排的意义比改造高能耗DT更大。例如2009年由于电机效率低，我国电能损失约在2000亿KWh以上。
    Am-Motor所用先进材料的损耗不得超过下式：
          Pc^o≤12fBm^1.5＋30f^2.3Bm^2.3
    式中Pc^o是以W/Kg为单位的损耗，f为频率（KHz），Bm为峰值磁感（T）。经过对七种材料的Pc～f，Bm关系的测量，获得如图1，2的结果。其中四个材料的Pc低于Pc^o（曲线4），符合使用要求。它们是：
    晶态合金：0.1mm厚6.5Si-Fe：Pc=10.77fBm^1.85＋7.83f^1.93Bm^1.85（曲线5）
    非晶态合金：2605SA1：Pc=6.5f^1.51Bm^1.74（曲线6）
    纳米晶合金：Vitroperm 500Z：Pc=0.84f^1.5Bm¹（曲线7）
    纳米晶合金：FT-3M：Pc=1.05f^1.15Bm^2.32（曲线8）
    图 1. 各种软磁材料在频率为0.4KHz时的铁损（Pc）与磁通密度（Bm）的关系。
    图中：1－铁粉芯；2－0.5mm厚无取向SiFeM19；3－0.35mm厚取向SiFeM6；4－先进材料的铁损要求Pc^o；5－0.1mm厚6.5Si-Fe；6－2605SA1；7－Vitroperm 500Z；8－FT-3M
    图 2. 各种软磁材料在Bm为1.0T时的铁损（Pc）与频率（f）的关系。图中曲线1～8的材料牌号见图2
其他三种材料的Pc。大于Pc^o（曲线4），不认为是“先进材料”。它们是：
    铁粉芯：Pc=40.27fBm^2.15＋141.24f^1.15Bm^1.46（曲线1）；无取向硅钢（M19  0.5mm厚）：Pc=11.39fBm^1.62＋112.43f^1.72Bm^2.01（曲线2）；取向硅钢（M6  0.35mm厚）：Pc=38.13fBm^2.37＋14.19f　^3.66Bm^2.14（曲线3）。
    用于Am-Motor的非晶态材料是已定型生产的美国牌号Metglas2605SA1（我国牌号是1K101，标准成分是Fe₈₀B₁₁Si₉），Metglas2605SC（我国牌号是1K102，标准成分是Fe₈₁B_13.5Si_3.5C₂），和Metglas2605Co（我国牌号是1K104，标准成分是Fe₆₇Co₁₈B₁₄Si₁）。
    纳米晶合金已定型生产的日立金属牌号Finemet FT－3M（我国牌号1K107，标准成分是Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉）和德国VAC公司的Vitroperm 500Z（标准成分是Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_15.5B₇）。
    非晶纳米晶合金快淬带由于带薄（约0.02～0.03mm厚）而硬，退火后又脆，磁性的应力敏感等因素，不能用传统制作硅钢定（转）子的方法来加工制造。以定（转）子为例，现有二种加工方法：整体式工艺和组合式工艺。
    整体式定子加工流程有二种：1.卷绕圆柱体－退火－浸渍－粘接固化－开槽涂覆。2.单片光刻腐蚀成型－结合体－退火－浸渍粘接固化－涂覆。
    组合式定子和转子加工流程有二种：1.定尺条带叠片夹紧成所需高度－退火－(真空)浸渍粘接固化－加工成型(模块)－组合整体。2.卷绕成型（齿或极）－退火－浸渍粘接固化－开槽－组合整体。
    生产Am-Motor的关键是，根据应用需要的电机及其构件设计，在定转子的上述生产的各工序中，关键技术是粘接剂的选择和加工成形方法（退火可以在粘接固化成型前或后进行）。专业生产非晶和纳米晶软磁合金快淬薄带的Metglas公司专利中认为，单片成型优选用光刻腐蚀法，大块整体成型优选用电化学磨削法。
    2. 纳米晶合金
    2.1 工频用低成本高Bs低铁损（Pc）合金^[11～13]
    新开发的FeCuB、FeCuSiB、FeCuSiBP系合金的Bs可达1.80～1.94T，在Bm=1.3～1.75T范围内的工频损耗均优于磁性能最佳的0.23mm厚细畴高取向硅钢。这种Fe含量高达85at％的高Bs纳米晶合金急冷“异质”非晶薄带宽度已达30mm，日本将于2012年投产用于变压器和电机产值可达数百亿日元。表3列出新型FeCuB、FeCuSiB、FeCuSiBP系合金的性能比较。
    表3. 新型FeCuB、FeCuSiB、FeCuSiBP系纳米晶合金的性能
    表4. 国内开发的高Bs价廉纳米晶合金
    表4列出国内开发的高Bs价廉纳米晶合金，总的来看，国内的高Bs纳米合金磁性能水平，特别是Bs值不比国外的低，只是工作欠深入细致（如Fe含量达91at%~92at%淬态薄带的结构，α’’-Fe16N2纳米晶相的稳定性如何等），数据也不全。
    2.2 可用于400Hz～20KHz的高Bs合金（Bs>1.75T）^[14～16]
FeCuNbSiB和FeCuNbSiBP系合金，其中Cu=0.7～1.3at％，Nb≤1.0at％，Si和B总含量12～18at％（其中Si≤4at％），P（代替部分Si）≤2.0at％，余为Fe，Bs达1.75～1.85T，Hc＜10A/m，在400Hz～20KHz，Bm=1～1.5T的损耗优于Fe基非晶，6.5Si-Fe和上述FeCuSiB(P)系纳米合金，是含Co的高Bs非晶纳米晶合金和晶态Fe-Co系合金的有力竞争者。表5列出新型FeCuNbSiB系纳米晶合金的成分和磁性数据比较。
    表5. 新型FeCuNbSiB系纳米晶合金的成分和磁性
    2.3  Bs达2T以上的FeNB、FeNBCu系合金^[17～18]
    如表6所示，通过渗N工艺而获得的Fe_84.8N_7.8B_7.4和Fe_83.4N_8.4B_7.3Cu_0.9纳米晶合金其Bs、Hc和μr（f=1KHz，H=0.2A/m）分别为：前者2.35T、11.4A/m和91000，后者2.44T、1.8A/m和116000。纳米晶相为α’’-Fe16N2，晶粒尺寸D分别为18nm和12nm。
表6. FeNB、FeNBCu系纳米晶合金的成分和磁性
    (a)
    (b)
    图 7. 纳米晶Fe_83.4N_8.4B_7.3Cu_0.9合金条带（厚0.02mm）的（a）磁滞回线和（b）磁谱
    2.4 高温和低温应用合金^[19～22]
    高温用纳米晶合金大都含有Co，如表7所示。影响最高工作温度和磁性温度稳定性的因素有Co％、晶相居里温度（TcCr）、α相→γ相转变温度（Tα-γ）、第二晶化相析出温度（Tx2）和纳米晶粒之间的去耦合作用（它又与晶界非晶相的Tc，体积分数Vam和退火温度Ta有关）等。
    表7. 某些可能在350℃以上工作的纳米晶软磁合金的特征温度和性能
    图8. 含有Co的Finemet型和Nanoperm型合金的适用温度范围
    一般Finemet型合金的工作温度≤300℃，Finemet+Co合金≤350℃，Nanoperm型合金≤400℃，Nanoperm+Co合金（即Hitperm型合金）≤550℃（见图8）。 
可用于550℃的廉价合金为Fe₇₇Co_5.5Ni_5.5Zr₇B₄Cu₁合金，其Ms≈172A.m²/kg（≈1.64T），550℃以下的Hc＜30A/m，λs≈2.5×10^-6。
    低温用的合金是（FeSiAl）（NbBCu）系合金（如Fe_63.5Si_17.5Al₆Nb₃B₉Cu₁），在77K时，比专门用于低温的高Ni坡莫合金的Bs高，Hc小，电阻率（ρ）大，比Finemet型合金的ρ高，Hc小，但Bs稍低。
    2.5 高Bs、大磁场感生各向异性（Ku）、恒磁导率合金^[23～25]
    这类合金有很好的高频磁性能。在FeCuNbSiB系Finemet型合金或FeMBCu系Nanoperm型合金中加Co（代替部分Fe）不仅提高了Bs值（Bs值可达1.5T-见图9，1.7T和1.8T-见图10），且在横向磁场处理后可产生很大的Ku，比不加Co的合金可提高1～2个数量级，最高可达1980J/m³。在100KHz，H=0.05A/m时的μr可达10²～10³量级，μ_r在相当宽范围的频率、温度、磁场和叠加偏场条件下仍保持稳定，且有较小的高频损耗，高的截止频率（f_e）和品质因素（Q）。
    图9. 纳米晶合金Fe_78.8-xCo_xCu_0.6Nb_2.6Si₉B₉的磁性能和Co含量的关系
    图10. Bs值可达1.8T以上的(Fe_0.75Co_0.35)_BalCu_0.9NbySi_0.9B_15-y合金性能
    2.6 高Bs（>1.40T）λ_s→0的合金（宜作切割C型铁芯）^[26]
    λ_s→0的Fe-Cu₁Nb₃Si_16.5B₆纳米合金的Bs仅为1.18T，如果把它的Cu、Nb和Si含量降低，则可把Bs值升高（见图11），例如Fe-Cu_0.6Nb_0.5Si_16.5B_6.5合金的Bs达1.43T，λ_s=0.9×10^-6，C型铁芯的P_0.2/20k仅为11W/kg。
图11. 纳米晶合金Fe_BalCu_0.6Nb_0.5Si_yB_22.3-y的磁性能和Si含量的关系

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    3. 大块软磁性金属玻璃（SM-BMG） ^[27～31]
    从1995～2007年，几乎每年都有新的SM-BMG被开发出来。至今铜模铸棒的直径：Fe基合金已达7mm，Co基合金达4.5mm，非磁性Fe基BMG的Φ_max达12～16mm。
Fe基和Co基SM-BMG由于电阻率高，故在高频（如几百KHz～1MHz）下的磁性比常规的非晶合金或纳米晶合金薄带好，表8和图12、图13和图14列举了三类软磁性合金的性能对比。已有的三个商品牌号是：Liqualloy：Fe-(Ga.Cr.Mo)-(P.C.B.Si)系合金，Φ_max≈6mm；Senntix：(Fe.Co.Ni)-Nb-(P.Si.B)系合金，Φ_max≈5mm，其中CoFeSiBNb合金的Hc≈0.05A/m，μr(1KHz)≈105；AMO-beaks：Fe-(Cr.Mo)-(Si.B)-(P.C)系合金，Φ_max≈3mm。
    表8. 三类软磁性合金性能对比（带厚0.02～0.03mm）
    图12. Fe基玻璃合金的μe（1KHz）与Bs的关系并与其软磁材料对比           
    图13. Fe基和Co基SM-BMG的电阻率（ρ）与矫顽力（Hc）的关系，并与常规非晶态和纳米晶合金作对比
    图14. Fe基和Co基块体玻璃合金的Hc-λ_s间的关系，并与常规非晶、纳米晶合金对比
    最近，日本材料学会金属玻璃专业委员会设立“块体金属玻璃国际标准化促进委员会”，提出了一个包括四个Zr基，两个Cu基，两个Ti基共八个BMG的技术标准，指标包括：直径尺寸、特征温度（T_g、T_x、液相温度T1），以及力学性能（E、延伸率ε_y、屈服强度σ_y）等。
    SM-BMG将以块体（棒或厚板）、薄带以及磁粉芯形式入市。可能的用途似有6类：1). 利用其优良的软磁性作导磁器件（如极头、极靴、衔铁和膜片等）；2). 利用其高强度（4～5Gpa）及过冷液相区的粘滞流动加工性作高速旋转元件（如转子）、耐应力、耐磨器件（如磁头）及高强结构件、尺寸精密形状复杂的部件；3). 利用其高电阻率（2.2～2.4μΩ﹒m）作电力电子技术用高频功率器件（如开关电源磁性元件）；4). 利用其优良的耐腐蚀性作不锈软磁应用（如电磁阀、泵等）；5). 作大磁致伸缩（λ_s达50～60×10-6）材料应用；6). 高频磁粉芯。
     在电力技术方面的应用尚有待低成本易生产的高磁感低损耗BMG的开发。
    4. 非晶纳米晶磁粉芯^[32～36]
    非晶纳米晶磁粉芯的开发和应用，给磁粉芯产业发展注入活力，是现在非晶纳米晶软磁材料领域的开发新热点，其显著优点是：①磁粉原料来源便宜，可利用非晶纳米晶急冷薄带的头、尾或边角料经球磨气流复合破碎等方法获得。②由于非晶纳米晶软磁材料有较高的电阻率和综合磁性能，制成磁粉芯后，在同样绝缘条件下有比常规Fe、FeNi、FeSiAl磁粉芯更好的高频特性，如频率达MHz频段的频率特性、铁损、品质因素、叠加大直流偏磁等，特别适合在高频大电流大功率的场合应用。如表9所示，Fe₈₁(Si_0.3B_0.7)₁₇C₂非晶磁粉芯的Bs达1.62T，P_0.1/100k≈450mW/cm³，μ_r(≤10MHz)=60，综合磁性能极佳。
    表9. 各类磁粉芯的性能对比
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