非晶和纳米晶合金的比较
什么是纳米晶？非晶是如何制备的？
什么是纳米晶？非晶是如何制备的？
一、什幺是纳米晶？
首先要知道什幺是非晶。
金属在制备的过程中，从液态到固态是个自然冷却慢慢凝固的过程。
这个过程中原子会自行重新有规则的排列，这时形成的结构就是晶体，实际上是多晶的结构。
如果在它的凝固过程中，用一个超快的冷却速度冷却，这个时候原子在杂乱无序的状态，还来不及重新排列就会瞬间被冻结，这时候形成的结构就是非晶态。
纳米晶是在非晶态的基础上，通过特殊的热处理，让它形成晶核并长大，但要控制晶粒大小在纳米级别，不要形成完全的晶体，这时形成的结构就是纳米晶。
二、非晶是如何制备的？
非晶的制备过程原理非常简单，就是将母合金融化后，通过喷嘴包喷射在一个高速旋转的冷却辊上，瞬间冷却形成像纸一样薄薄的带子，但是整个工艺实现起来难度非常大，它有几个特点：
高温，液态合金的温度基本在1400℃~1500℃，瞬间凝固到接近室温，需要极高的冷却速度，冷却速度达到了每秒百万度的级别。
金属材料的非晶态与纳米晶态
金属材料的非晶态与纳米晶态金属材料是工业生产中最重要的材料之一，其特殊性能和优异的物理力学性能已经被广泛应用于各个领域。
随着人们对材料性能的要求越来越高，金属材料的非晶态和纳米晶态也逐渐引起人们的关注。
本文将探讨金属材料的非晶态和纳米晶态的概念、制备方法以及应用前景。
一、非晶态金属材料非晶态金属材料是一种具有非晶结构的材料，其原子排列没有规则的长程周期性。
它的金属原子是以一种无序排列的方式分布于空间中的，因此称为“非晶态”。
它是介于晶态和液态之间的一种结构状态。
一般来说，非晶态材料由高温下迅速冷却而成，这个过程被称为快速凝固或淬火。
这种材料的熔点相对较高，可以达到晶态材料的熔点，但其热膨胀系数小，机械性能优异，导电性能良好。
因此，在很多领域都具有广泛的应用前景。
制备非晶态金属材料的方法有很多种，比如快速凝固法、气冷快速凝固法、感应熔化法、电子束辐照法等等。
其中，最常用的就是快速凝固法，这种方法可以制备出大面积、高稳定性的非晶态金属材料，并且可以制备出很多种不同的金属和合金。
例如，Fe-Si、Fe-Co、Fe-Ni-Cr、Zr-Cu-Ni-Al等合金都可以用快速凝固法制备。
另外，非晶态金属材料的制备技术也在不断发展和改进中。
例如，现在已经出现了一种叫做“烷基辅助快速凝固法”的新方法，该方法利用烷基分子作为快速凝固材料，可以获得非常高的凝固速度和均匀度，从而获得更好的非晶态金属材料。
二、纳米晶态金属材料纳米晶态金属材料是一种由纳米晶组成的材料，其晶粒尺寸一般小于100纳米，因此也被称为“纳米材料”。
这种材料相比于普通金属材料具有更好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等等，可能成为未来各种领域的重要材料。
目前制备纳米晶态金属材料的方法有很多种，包括机械碾磨、高温球磨、溶液化学合成、气相合成等等。
其中，机械碾磨和高温球磨是比较常用的制备方法。
这两种方法可以通过机械剪切和冲击力对金属粉末进行加工，形成纳米晶态金属材料。
坡莫合金 非晶 纳米晶
坡莫合金非晶纳米晶坡莫合金：非晶与纳米晶坡莫合金，也被称为金属玻璃，是一种特殊的金属合金。
它具有非晶态（非晶）结构和纳米晶结构的特点，因此拥有独特的物理和化学性质。
本文将对坡莫合金的非晶结构、纳米晶结构以及其在材料科学领域的应用进行探讨。
1. 非晶结构坡莫合金的非晶结构是指其没有长程有序的晶体结构，而是一种无序的凝固态结构。
与晶体结构不同，非晶结构的原子或离子没有明确的周期性排列方式，因而在X射线衍射图谱中不会出现清晰的晶体衍射峰。
相比之下，非晶态材料呈现出均匀的背景强度。
非晶合金的非晶结构是通过快速凝固或固态相变等方法实现的。
在传统的晶体材料中，晶粒尺寸会影响其物理和化学性质，产生一系列与晶格相关的缺陷和界面。
而坡莫合金的非晶结构降低了晶界及其他缺陷的存在，从而使其具有较高的机械强度和耐腐蚀性能。
2. 纳米晶结构坡莫合金还可以通过适当的热处理方法形成纳米晶结构。
纳米晶是指具有纳米尺度晶粒的材料。
与传统的晶体材料相比，纳米晶材料的晶粒尺寸较小，通常在1至100纳米之间。
坡莫合金的纳米晶结构可以通过球磨、快速热处理或化学处理等方法得到。
纳米晶结构的坡莫合金具有较高的硬度、较低的热稳定性以及独特的磁性等性质。
此外，纳米晶结构还可以提高坡莫合金的塑性和韧性。
3. 坡莫合金的应用坡莫合金由于其独特的结构和性质，在材料科学领域有着广泛的应用。
3.1 电子学领域坡莫合金的非晶结构和纳米晶结构使其具有较低的电阻率和磁导率，因此被广泛应用于电子学领域。
例如，坡莫合金可以制备成高灵敏度的磁传感器，用于测量磁场强度。
此外，坡莫合金还可以用于制备高性能的磁性存储材料。
3.2 机械工程领域坡莫合金的非晶和纳米晶结构使其具有很好的强度和韧性，因此被广泛应用于机械工程领域。
例如，坡莫合金可以用于制备高强度、耐磨损的表面涂层，用于提高机械零件的表面硬度和耐磨性。
此外，坡莫合金还可以用于制备高强度、轻量化的结构材料。
3.3 能源领域坡莫合金在能源领域的应用也引起了广泛关注。
非晶纳米晶软磁材料
非晶/纳米晶软磁材料一．应用领域非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料，因具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点，引起了人们的极大重视，被誉为21世纪新型绿色节能材料。
其技术特点为：采用超急冷凝固技术使合金钢液到薄带材料一次成型；采用纳米技术，制成介于巨观和微观之间的纳米态(10-20nm)软磁物质。
非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其特殊的组织结构，非晶合金中没有晶粒和晶界，易于磁化；纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，并且通过调整成分，可以使其磁致伸缩趋近于零。
【表1】列出了非晶/纳米晶近年来，随着信息处理和电力电子技术的快速发展，各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。
在电力领域，非晶、纳米晶合金均得到大量应用。
其中铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯。
由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5～1/3，利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载损耗降低60﹪～70﹪。
因此，非晶配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。
纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁芯。
电力互感器是专门测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。
近年来高精度等级（如0.2级、0.2S级、0.5S级）的互感器需求量迅速增加。
传统的冷轧硅钢片铁芯往往达不到精度要求，虽然高磁导率玻莫合金可以满足精度要求，但价格高。
而采用纳米晶铁芯不但可以达到精度要求、而且价格低于玻莫合金。
在电力电子领域，随着高频逆变技术的成熟，传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。
硅钢高频损耗太大，已不能满足使用要求。
铁氧体虽然高频损耗较低，但在大功率条件下仍然存在很多问题，一是饱和磁感低，无法减小变压器的体积；二是居礼温度低，热稳定性差；三是制作大尺寸铁芯成品率低，成本高。
目前采用功率铁氧体的单个变压器的转换功率不超过20kW。
非晶、纳米晶合金磁性能的研究
东北大学硕士学位论文非晶、纳米晶合金磁性能的研究姓名：董冰申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：周桂琴2003.2.1非晶、纳米晶合金磁性能的研究摘要本文研究了Ｆｅ７．Ｃ０６Ｖ２ｓｉ６８９、Ｆｅ４７Ｎｉ舸ａ２ＳｉｌｏＢｌ２非晶合金和Ｆｅ７４Ｃｕ】Ｎｂｌ．５ＭｏｌｓＳｉｌ３８９纳米晶合金的磁性能以及三种合金在一定磁场下磁导率随温度的变化。
ｌ、热处理温度和保温时间对三种合金直流磁性能的影响ｎ／ａ）Ｆｅ，。
Ｃｏｓｙ。
Ｓｉ。
Ｂ。
非晶合金的最佳热处理温度为４０５℃，保温时间５０ｍｉｎ。
其直流磁、性能最佳，分别为：ｕｎ庐３．６３ｘ１０３，ｕＡ１６一．４６ｘｉ０３，ｐｎ铲５．１８×１０３，ｕｏ４０－－５．２５×１０３；最大磁导率ｌａｍ＝１０．８８×１０４；矫顽力Ｈｃ＝４．００Ａ／ｍ：剩磁Ｂｒ＝０．７０Ｔ；饱和磁感应强度Ｂｓ＝Ｉ．５５Ｔ。
ｂ）Ｆｅ。
，Ｎｉ。
Ｔａ。
Ｓｉ。
Ｂ。
非晶合金最佳热处理温度为３９５＂Ｃ，保温时间５０ｍｉｎ。
直流磁性胄皂多子另４为：ｐ。
∞＝＝５．１４Ｘ１０３，ｕ。
６＝６．３１Ｘ１矿，ｕ。
ｍ＝７．５７×１０３，ｌ上ｎ帅＝１２．１０Ｘ１０３；最大磁导率ｕｍ－１７．３６Ｘ１０４；矫顽力为Ｈｃ＝１．０８Ａ／ｍ；饱和磁感应强度Ｂｓ＝０．９０Ｔ；剩磁Ｂｒ＝０．４３Ｔ。
ｃ）Ｆｅ７４ＣｕｌＮｂｌ５Ｍ０１５Ｓｉｌ３８９纳米晶合金最佳热处理温度为５３０＂Ｃ，保温时间４０ｍｉｎ。
直流磁性能分别为：｜ｌｏ０８＝６．１９Ｘ１０４，ｌｌｏ．１６＝７．２７×１０４，１．ｔ０．２４＝８．３６×１０４，ｕｏ４０＝１３．２１×１０４；最大磁导率ｕ。
＝娶．∥×１０４；矫顽力为Ｈｃ＝０．３８Ａ／ｍ；饱和磁感应强度Ｂｓ＝１．３４Ｔ；剩磁Ｂｒ＝０．６１Ｔ。
∥２、纵向磁场热处理明显提高了三种合金的直流磁性能。
（‘小Ｆｅ，。
Ｃｏ。
Ｖ。
Ｓｉ。
Ｂ。
非晶合金的最大磁导率ｕ。
非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介
非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10－20纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为超微晶或纳米晶材料. 纳米晶材料具有优异的综合磁性能:高饱和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁导率(8万)、低Hc(0.32A/M）, 高磁感下的高频损耗低（P0.5T／20kHz＝30W/kg）,电阻率为80 微欧厘米，比坡莫合金(50-60微欧厘米)高,经纵向或横向磁场处理，可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs). 是目前市场上综合性能最好的材料;适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz.广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯.等．非晶合金的特点及分类非晶合金是一种导磁性能突出的材料，采用快速急冷凝固生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列，它与硅钢的晶体结构完全不同，更利于被磁化和去磁。
典型的非晶态合金含80%的铁，而其它成份是硼和硅。
非晶合金材有下列特点：（1）非晶合金铁芯片厚度极薄，只有20至30um，填充系数较低，约为0．82。
（2）非晶合金铁芯饱和磁密低。
（3）非晶合金的硬度是硅钢片的5倍。
（4）非晶合金铁芯材料对机械应力非常敏感，无论是张引力还是弯曲应力都会影响其磁性能。
（5）非晶合金的磁致伸缩程度比硅钢片高约10％，而且不宜过度夹紧。
非晶合金具有的高饱和磁感应强度、低损耗（相当于硅钢片的1/3～1/5）、低矫顽力、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点。
非晶合金可以从化学成分上划分成以下几类：（1）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），铁基非晶合金与硅钢的损耗比较：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％。
纳米晶 纳米非晶 -回复
纳米晶纳米非晶-回复纳米晶和纳米非晶是两种不同的材料结构，它们在纳米级尺寸下具有独特的性质和应用。
接下来，我将逐步解释这两个主题，并分析它们的特点和应用。
一、纳米晶纳米晶是一种具有晶体结构的纳米材料。
晶体是由原子或分子按照规则的周期性排列而成的，而纳米级的晶体则具有更加细小的结构。
纳米晶的晶格在纳米尺度下会出现明显的变形，导致其具有一些独特的物理和化学性质。
1. 特点首先，纳米晶具有较大的比表面积。
由于晶体结构的细小，纳米晶的比表面积较大，有助于提高物质的反应速率和吸附性能。
其次，纳米晶具有较高的强度和硬度。
晶粒尺寸的减小使材料颗粒之间的相互作用变得更加困难，从而提高了纳米晶的强度和硬度。
此外，纳米晶还表现出许多尺寸效应，如光学性质的改变、电子结构的变化等。
2. 制备方法制备纳米晶的方法主要包括物理方法和化学方法。
物理方法包括溅射法、磁控溅射法、气体相沉积法等，利用高能量粒子或脉冲电流来改变材料的晶体结构。
化学方法则是通过溶胶-凝胶法、溶液法、水热法等将溶剂中的原子或分子进行有序排列，并形成纳米尺寸的晶粒。
3. 应用领域纳米晶具有广泛的应用领域。
在材料科学领域，纳米晶可用于制备高强度、高韧性和高导电性的材料。
此外，纳米晶还可应用于催化剂、传感器、电子器件等领域。
在生物医学领域，纳米晶还可以作为药物载体、生物标记物等，用于药物传递和成像等应用。
二、纳米非晶纳米非晶是一种具有非晶结构的纳米材料。
非晶结构是指材料的结构没有明确的周期性，而是呈现出无规则的排列方式。
纳米非晶材料在纳米级尺寸下具有高度的非晶性，其性质和应用与传统非晶材料有所不同。
1. 特点与传统非晶材料相比，纳米非晶具有更高的玻璃化转变温度和更好的热稳定性。
纳米非晶还具有较好的可塑性和可冷变形性，使其在加工和制备过程中更加灵活和方便。
此外，纳米非晶还具有优异的磁学、光学和电学性质，使其成为发展新型电子器件和磁性材料的理想选择。
2. 制备方法纳米非晶的制备方法主要包括快速凝固法、溶胶-凝胶法、磁控溅射法等。
纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释
纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁芯作为电子器件中的重要组成部分，其性能对设备的工作稳定性和效率起着至关重要的作用。
在磁芯的不断研发和改良过程中，纳米晶磁芯和非晶磁芯成为了研究的热点。
纳米晶磁芯是一种由纳米级晶粒组成的磁性材料，其在磁性能、导磁性和饱和磁感应强度方面具有显著的优势。
相比于传统的晶体磁芯，纳米晶磁芯具有更高的饱和磁感应强度、更低的磁导率和较小的矫顽力损耗。
这些特点使得纳米晶磁芯在高频应用领域具有广阔的市场前景，尤其适用于电力电子设备、通信设备以及电动车等领域。
非晶磁芯是一种非晶态材料，其具有无定形的结构特点。
相比于晶态材料，在非晶磁芯中，原子的排列更加无规律，形成了非晶态结构。
非晶磁芯具有低的矫顽力损耗、高的导磁性能和较高的饱和磁感应强度，尤其适用于高频应用。
目前，非晶磁芯广泛应用于变压器、电感器、磁存储器以及电力传输和变换装置等领域。
本篇文章将对纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用进行详细阐述，并对两者进行对比分析。
同时，还将展望纳米晶磁芯和非晶磁芯在未来的发展趋势和应用前景。
通过深入了解纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用，我们可以更好地理解它们对电子器件性能的影响，以及它们在各个领域中的潜在应用价值。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了纳米晶磁芯和非晶磁芯的研究背景和意义，并介绍了本文的目的和结构。
正文部分主要分为纳米晶磁芯和非晶磁芯两个小节。
在纳米晶磁芯小节中，将详细介绍纳米晶磁芯的特点和应用。
特点方面，将分析其磁性能、热稳定性、晶粒尺寸等方面的优势。
应用方面，将介绍纳米晶磁芯在电力系统、电子设备等领域的具体应用情况。
在非晶磁芯小节中，将详细介绍非晶磁芯的特点和应用。
特点方面，将分析其饱和磁化强度、磁导率、磁滞损耗等方面的特点。
应用方面，将介绍非晶磁芯在变压器、电感器等领域的具体应用情况。
结论部分将对比纳米晶磁芯和非晶磁芯的优势与劣势，总结各自的适用范围和特点。
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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Bm下，铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3％硅钢小。
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，妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小，具有前所未有的软磁性，所以磁导率高，矫顽力小，损耗低。
2）铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84～0.86
3）铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度
1.35T～1.40T，硅钢为1.6T～1.7T。
铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130％左右。
但是，即使重量重，对同样容量的工频变压器，磁芯采用铁基非晶合金的损耗，比采用硅钢的要低70％～80％。
4）考虑损耗，总的评估价为89％
假定工频变压器的负载损耗（铜损）都一样，负载率也都是50％。
那么，要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样，则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。
因此，国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平，笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格，是硅钢工频变压器的130％～150％，并不符合市场要求的性能价格比原则。
国外提
出两种比较的方法，一种是在同样损耗的条件下，求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格，进行比较。
另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数，折合成货币进行补偿。
每瓦空载损耗折合成5～11美元，相当于人民币42～92元。
每瓦负载损耗折合成0.7～1.0美元，相当于人民币6～8.3元。
例如一个50Hz，5kVA单相变压器用硅钢磁芯，报价为1700元/台；空载损耗28W，按60元人民币/W计，为1680元；负载损耗110W，按8元人民币/W计，为880元；则，总的评估价为4260元/台。
用铁基非晶合金磁芯，报价为2500元/台；空载损耗6W，折合成人民币360元；负载损耗110W，折合成人民币880元，总的评估价为3740元/台。
如果不考虑损耗，单计算报价，5kVA铁基非晶合金工
频变压器为硅钢工频变压器的147％。
如果考虑损耗，总的评估价为89％。
5）铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强
现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗，是在畸变小于2％的正弦波电压下进行的。
而实际的工频电网畸变为5％。
在这种情况下，铁基非晶合金损耗增加到106％，硅钢损耗增加到123％。
如果在高次谐波大，畸变为75％的条件下（例如工频整流变压器），铁基非晶合金损耗增加到160％，硅钢损耗增加到300％以上。
说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。
6）铁基非晶合金的磁致伸缩系数大
是硅钢的3～5倍。
因此，铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120％，要大3～5dB。
7）铁基非晶合金带材价格是0.23mm3％取向硅钢的150％
现行市场上，，是0.15mm3％取向硅钢（经过特殊处理）的40％左右。
8）铁基非晶合金退火温度比硅钢低
铁基非晶合金退火温度比硅钢低，消耗能量小，而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。
硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。
根据以上比较，只要达到一定生产规模，铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场。
在400Hz至10kHz中频范围内，即使有新的硅钢品种出现，铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。
值得注意的是，日本正在大力开发FeMB 系非晶合金和纳米晶合金，其Bs可达1.7～1.8T，而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50％以下，如果用于工频电子变压器，工作磁通密度达到1.5T以上，而损耗只有硅钢工频变压器的10％～15％，将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。
日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功，并投入生产。
非晶纳米晶合金在中高频领域中，正在和软磁铁氧体竞争。
在10kHz至50kHz电子变压器中，铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T，损耗P0.5/20k≤25W/kg，因而，在大功率电子变压器中有明显的优势。
在50kHz至100kHz电子变压器中，铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k 为30～75W/kg，铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg，可以取代部分铁氧体市场。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
For personal use only in study and research; not for commercial use.
Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.
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以下无正文。