高性能软磁材料的研究进展 (1)
面向第三代半导体应用的 高频软磁材料
面向第三代半导体应用的高频软磁材料
面向第三代半导体应用的高频软磁材料是一种在高频环境下具
有优异磁性能的材料。
这种材料在第三代半导体行业中具有广泛的应用前景，特别是在以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体技术中。
高频软磁材料具有良好的电磁性能和磁稳定性，能够在高频条件下保持较低的磁损耗和较高的磁导率。
这使得它们在高频电子设备、无线通信、雷达系统、电力电子等领域具有广泛的应用价值。
特别是在第三代半导体器件中，高频软磁材料可以作为电感器、滤波器、变压器等电子元器件的磁芯材料，提高器件的效率和性能。
随着第三代半导体技术的快速发展，对高频软磁材料的需求也在不断增加。
目前，国内外的研究机构和企业正在积极研究和开发新型的高频软磁材料，以满足不断增长的市场需求。
总的来说，面向第三代半导体应用的高频软磁材料是电子信息领域的一种重要材料，其研究和应用对于推动第三代半导体技术的发展具有重要的意义。
磁性材料研究进展：新型磁性材料的性能与应用探索
磁性材料研究进展：新型磁性材料的性能与应用探索引言磁性材料是一类具有特殊磁性性质的材料，广泛用于各个领域，如电子器件、磁存储、医学影像等。
随着科技的发展，对于磁性材料的性能和应用的需求也越来越高。
本文将着重介绍新型磁性材料的研究进展，包括其性能优势、实验准备及过程、以及在各个专业领域的应用。
一、新型磁性材料的性能优势新型磁性材料的研究旨在寻找具有更高磁性能、更低能耗、更广泛温度适应性和更好的稳定性的材料。
在物理学定律的指导下，我们可以通过磁性材料的化学组成、晶体结构等方面进行改进，以获得更好的性能。
一种被广泛研究的新型磁性材料是稀土永磁材料。
定律中磁动力学性质和永磁性质的关联可以指导我们设计稀土永磁材料，使其具有更高的剩磁和高矫顽力，以满足现代电子产品对磁性材料的需求。
同时，通过研究稀土磁性材料的自旋耦合机制和磁畴壁移动特性，我们还可以尝试设计出具有更低的翻转能耗和更高的翻转速度的材料。
二、实验准备及过程为了研究新型磁性材料的性能，我们需要进行一系列实验。
下面是一个基于磁畴壁移动的实验过程的详细解读。
1. 实验准备首先，我们需要选择合适的磁性材料样品。
在选择过程中，我们可以根据需要的性能参数来筛选出合适的样品，如剩余磁场、矫顽力和磁化曲线等。
接下来，我们需要准备一台高分辨率的磁力显微镜。
这种显微镜可以通过磁力探测器检测样品表面的磁场变化，并通过显微镜镜头对其进行放大和观察。
最后，我们需要一个外加磁场的装置。
这个装置可以提供一个稳定的外部磁场，以研究样品中磁畴壁的移动。
2. 实验过程在实验过程中，我们首先将样品放置在磁力显微镜中，并通过调整显微镜镜头的位置和焦距来获得最佳的观察效果。
然后，我们将外部磁场应用到样品上，以产生足够的磁场梯度，使磁畴壁得以移动。
在应用外部磁场后，我们可以观察到样品表面磁畴壁的移动。
通过显微镜镜头的放大和磁力探测器的信号，我们可以了解样品中磁畴壁的形态和移动速度。
同时，我们还可以通过改变外部磁场的方向和强度，来研究磁畴壁的响应行为。
软磁复合材料研究进展
软磁复合材料研究进展刘颖，Andrew Peter Baker，翁履谦哈尔滨工业大学深圳研究生院材料科学与工程学科部，深圳(518055)E-mail：liuying05@摘要：本文根据绝缘包覆材料的不同，综述了近年来开发的各种软磁复合材料及其生产工艺；介绍了软磁复合材料的主要性能特点及影响因素；最后简要介绍了软磁复合材料在电气设备中的应用情况，对将来研究方向提出看法。
关键词：软磁复合材料，高温绝缘包覆层，压坯中图分类号：TB333 文献标识码：A1.引言随着电气设备小型化趋势，对各式微型粉芯[1]的需求日益显著。
为了研制出能效更高，体积更小，重量更轻的粉芯，开发新型软磁复合材料（Soft Magnetic Composite, SMC）已成为当前一个热点。
SMC材料不仅能有效降低高频涡流损耗，而且还结合了粉末冶金技术的生产优势，在未来几年它将在航空、汽车、家用电器以及其他领域得到广泛的应用。
本文从SMC材料生产工艺、研究进展、性能及影响因素、应用及前景等方面，综述了近几年来SMC材料的发展。
2.软磁复合材料在生产铁粉基软磁材料时，为降低涡流损耗有两种常用方法[2]。
一种是利用合金添加剂来提高材料电阻率，降低涡流损耗，如铁-硅合金（通常含Si3%），铁-磷合金（一般含P0.45%-0.75%），铁-镍合金（含铁50%，含镍50%）等。
但这样降低了饱和磁感应强度，而且合金含量在商业使用上还有一定限度。
这种方法适合应用于直流或较低频率交流装置。
另一种方法则是对磁性颗粒进行绝缘包覆处理，这类就是SMC材料，其结构如图1[3]所示。
SMC材料，有时也称“绝缘包覆铁粉”，是近来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。
它通常选用高纯铁粉为基材，经有机材料和无机材料绝缘包覆处理，利用粉末冶金技术使混合粉末成为各向同性的体材料[4,5]。
利用SMC材料生产各类铁芯具有许多突出的优点[6-8]：1．各向同性：这大大增加了设计自由度，单位重量可获得更大转矩以及更大铜的填充率，实现重量更轻、体积更小的目的。
高性能Fe_Si软磁粉芯的制备及性能研究_李杨
粉芯的显微组织。 从图 3 中可以看出： 大颗粒紧密 接触， 小颗粒填充于大颗粒堆积的间隙之中 ， 有的小 颗粒直接附着于大颗粒之上。一些小颗粒发生了团 SiO2 聚， 这可能跟原料中使用了纳米尺度的 Al2 O3 、 表面活性很 等粉末有关。因为纳米粉末比表面大， 高， 在混粉和压制过程中容易团聚。 热处理后样品 中仍然存在不少的孔隙， 但是孔隙尺寸均较小， 且分 布较为分散； 而随着压制压力的提高， 孔隙数量和孔 隙尺寸均减小， 说明样品的致密度随着压制压力的 提高得到了相应的提高， 这对于软磁粉芯磁学性能 的改善至关重要。
（ a） 600MPa； （ b） 700MPa； （ c） 800MPa； （ d） 900MPa
图3 Fig. 3
不同压力压制热处理后坯体断面形貌
Fractography of samples compacted with different pressures and after heat treatment
2. 4
压制压力和粘结剂的含量对热处理后粉芯磁
试验中， 通过振动磁强计测试获得了热处理后 粉芯磁性能的相关结果， 并得到了饱和磁感应强度 BS 、 结果见表 1 所 矫顽力 H C 和磁导率 μ 等数据， 示。从表 1 中可以看出， 随着压制压力的增大， 饱和 磁感应强度和磁导率均逐渐增大， 这是因为： 压制压 力的提高会导致生坯致密度的提高， 而生坯密度与 热处理后样品的饱和磁感应强度和磁导率关系均为 同向变动。
2
2. 1
结果与讨论
温压温度对温压生坯密度的影响 图 1 是不同压制压力下， 压坯密度随温压温度
图2 Fig. 2 不同温度下压制压力对压坯密度的影响 Ｒelationship between pressing pressure and
磁性材料的研究进展与应用
磁性材料的研究进展与应用现代科技离不开材料科学的发展，而磁性材料便是其中的一个重要分支。
磁性材料在生产生活以及军事国防等各个领域都有广泛的应用，其重要性不言而喻。
近年来，磁性材料的研究也在不断深入，这篇文章就来谈一谈磁性材料的研究进展与应用。
一、人造磁体的磁场稳定性研究人造磁体的磁场稳定性是判断其使用寿命的关键指标之一。
磁场稳定性并不能通过一两次测量就确定，而是需要长时间的跟踪观测。
为了提高人造磁体的磁场稳定性，研究人员从各个方面入手，如材料制备、工艺改进、设计优化等。
在新材料的研究方面，研究人员发现具有高磁各向异性和高饱和磁感应强度的纳米晶粒磁体具有较好的稳定性。
同时，改进制备工艺也能提高磁体的稳定性。
比如改进成分比例、优化离子注入能量等。
在磁体设计方面，改变线圈组合方式、优化感应体积等也能提高磁场的稳定性。
深入研究人造磁体磁场稳定性的同时，也需要充分考虑其实际使用环境。
比如在核聚变反应堆等高辐射环境下的稳定性问题。
只有在真正的实际环境中进行测试，才能更准确地评估其稳定性表现。
二、磁制冷技术的应用磁制冷技术是一种新兴的制冷技术，与传统气体制冷、压缩机制冷等技术相比，磁制冷技术具有更高的制冷效率、更低的工作噪声、更小的体积等优势。
利用磁制冷技术可以制造出更节能、更环保、更健康的制冷设备。
磁制冷技术的核心就是磁性材料的磁焓变化，当一个磁体受到外界磁场的作用时，会发生一定的磁焓变化，这种磁焓变化会转化为温度变化，从而实现对制冷介质的冷却效果。
通过对磁性材料的磁焓变化机制的深入研究，科研人员逐渐掌握了其制冷原理。
目前，磁制冷技术已经在各个领域得到了广泛应用。
比如在电子设备、汽车空调、医疗领域等。
三、高磁场环境下的研究高磁场环境下的磁性材料研究一直是磁性材料领域的热点之一。
在高磁场环境下，磁性材料的磁化状态会发生变化，其性能表现也会发生变化。
因此，研究高磁场下的磁性材料，不仅对于制造高磁能器件、储能器等有着重要意义，还能推动整个磁性材料领域的发展。
金属非金属新材料：高功率密度时代到来，哪些新材料最受益（一）？
行业报告 | 行业深度研究金属非金属新材料 证券研究报告 2021年12月23日 投资评级 行业评级 强于大市(维持评级) 上次评级强于大市作者杨诚笑分析师 SAC 执业证书编号：S1110517020002 ********************** 资料来源：聚源数据 《金属非金属新材料-行业深度研究:高温合金，在熔炉中而生》 2020-11-22行业走势图 高功率密度时代到来，哪些新材料最受益（一）？为什么要实现高功率密度？ 功率转换器件既要小型化、又要大功率、还要低损耗的进步路径是高功率密度的内因。
高功率密度，是追求电源系统内部功率转换器小型化的同时，还要实现高效的大功率输出。
随着新兴终端应用领域（如光伏、新能源汽车）对功率输出和空间占比要求的不断提升，电子电力产业高频高功率密度的发展趋势不断确立。
如何实现高功率密度？从主动+被动元件的角度出发，实现高功率密度有2种方案：（1）开关高频化，减少电容电感体积；（2）增大电容电感容量，匹配高功率应用场景。
从电感看，开关高频化带来高损耗的解决方案是高电阻软磁材料，同时，电路功率提升要求高饱和磁通密度（Bs 值）的软磁材料以适配更大电流。
从电容看，高性能纳米级镍粉作为MLCC 发展的关键材料，推动MLCC 匹配高电容和小型化趋势，市场前景广阔。
从封装看，开关高频化引起的发热问题要求电子封装技术、尤其是散热性能不断提升，推动电子陶瓷封装成为封装技术的重要发展方向。
高功率密度趋势下，哪些细分赛道新材料公司持续受益？从电感角度延伸，高性能软磁材料成为未来发展方向，其种类多、终端应用场景各不相同，例如：合金软磁粉芯站稳光伏新能源汽车高景气赛道；羰基铁粉软磁是汽车电子市场的优秀选择；非晶合金材料是“双碳”目标下推动配电变压器提效节能、降低空载损耗的卓越材料；纳米晶合金已在无线充电模块和新能源汽车电机领域实现规模化应用。
从电容角度延伸，高性能纳米级镍粉是MLCC 高容小型化发展的关键材料。
软磁材料技术发展趋势
软磁材料技术发展趋势软磁材料是一种具有很高饱和磁感应强度和低磁导率的材料，广泛应用于电子产品、通信设备、汽车工业等领域。
随着科技的不断进步，软磁材料技术也在不断发展。
本文将从以下几个方面介绍软磁材料技术的发展趋势。
1. 新材料的研发随着科学技术的进步，新材料的研发成为软磁材料技术发展的重要方向。
科学家们正在不断探索新的材料，以提高软磁材料的性能和稳定性。
例如，石墨烯作为一种新型的二维材料，具有出色的导电性和热导率，有望应用于软磁材料领域，提高软磁材料的导磁性能。
2. 提高材料的磁性能软磁材料的磁性能对其应用性能至关重要。
当前，科学家们致力于提高软磁材料的饱和磁感应强度和磁导率，以满足不同领域对材料性能的需求。
研究人员通过改变材料的组成、结构和处理工艺等手段，不断提高软磁材料的磁性能。
3. 小型化和高集成度随着电子产品的不断发展，对软磁材料的需求越来越多样化。
尤其是在微电子器件和集成电路中，对软磁材料的要求更加严格。
因此，研究人员正在努力实现软磁材料的小型化和高集成度。
他们通过优化材料的结构和制备工艺，提高软磁材料的性能，并使其能够适应更复杂的电子器件需求。
4. 节能环保节能环保是当前社会的一个重要议题，软磁材料的应用也需要符合节能环保的要求。
因此，软磁材料技术的发展趋势之一就是开发绿色环保的软磁材料。
研究人员正在探索使用可再生材料、低能耗制备工艺和环境友好的加工方法等途径，以减少对环境的影响。
5. 多功能集成随着科技的发展，电子产品的功能越来越复杂，对材料的要求也越来越高。
软磁材料技术的发展趋势之一就是实现多功能集成。
研究人员正在探索将软磁材料与其他功能材料集成在一起，实现多种功能的一体化设计。
例如，将软磁材料与传感器、储能器件等集成，实现智能化和高效能的电子产品。
软磁材料技术的发展趋势是多样化、高性能、节能环保和多功能集成。
随着科学技术的不断进步，相信软磁材料技术将会在各个领域发挥更重要的作用，并为人类的生活带来更多便利和创新。
磁性材料的研究与应用前景分析
磁性材料的研究与应用前景分析磁性材料是一种特殊的材料，具有磁性的特性，广泛应用于工业、科技、医疗及军事等领域。
随着科技的发展，磁性材料的研究和应用也越来越广泛，今天我们就来探讨一下磁性材料的研究现状和未来应用前景。
现状分析磁性材料根据磁性特性可分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁材料在磁场作用下，磁化容易转向的材料，如铁铝硅、镍铁、铁氢等；硬磁材料在磁场作用下，磁化不容易转向的材料，如钕铁硼，钴钱松等等。
目前，磁性材料的研究聚焦在以下几个方面：1. 磁性材料的设计磁性材料的设计主要是以提高材料磁性性能为目标，包括磁滞回线、矫顽力、磁软硬等特征。
2. 磁性材料的性能研究磁性材料的性能研究包括磁化机制、磁化动力学、磁电过渡、自旋及磁结构、磁化调控方法等方面。
3. 磁性材料的制备与处理技术磁性材料的制备与处理技术包括溶胶凝胶法、机械合金化法、熔化法、人工晶体生长法、薄膜技术等，目的是寻求制备工艺的可控性、晶体品质优良性和界面结合性等方面的优化。
应用前景磁性材料的应用前景非常广阔。
以下几个领域是其研究和应用的重点方向。
1. 磁存储器件磁存储器是当前计算机存储器中最主要的存储方式。
随着磁性材料性能的提高，其在磁存储器件技术方面的应用将越来越广泛，既可应用于磁盘、磁带、磁芯存储器，又可应用于磁随机存取存储器等。
2. 磁性传感器磁性传感技术作为一种极具发展潜力的传感技术，应用广泛于水、电、气、热、生化、环保等多个领域。
目前磁性传感技术已广泛应用于汽车、工业、医疗、军事等领域。
3. 磁性催化材料磁性催化材料是一种特殊的催化材料，它是在磁性材料表面修饰的催化剂，用于各种有机合成反应的催化反应，如氧化反应、加氢反应等。
具有参数可控、分子运动能力强、降解有机废水等特点，是环境友好型催化材料的新方向。
4. 生物医学材料磁性材料能被人体组织轻松吸收和排除，且具有磁性，可以辅助医学影像的开展，如磁共振显像MRI技术和磁导航技术，同时可制备出针头等磁性医疗器械。
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收稿日期：２０１２－０８－０１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７１０３４）；教育部留学归国创新团队项目；吉林省留学回国人员创新创业基金第３３卷第５期 长春工业大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５２０１２年１０月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｏｃｔ．２０１２高性能软磁材料的研究进展赵占奎， 邓 娜， 昝 朝， 王明罡（长春工业大学先进结构材料教育部重点实验室，吉林长春 １３００１２）摘 要：综述了软磁材料的研究现状，以及作者近年来在非晶、纳米晶以及软磁复合材料等高性能软磁材料方面的研究进展。
基于放电等离子烧结技术，进行了Ｆｅ基非晶软磁材料的大尺寸工程化制备研究，成功制备致密大尺寸具有优异软磁性能的Ｆｅ７６Ｓｉ９Ｂ１０Ｐ５非晶磁环。
通过放电等离子烧结的加热速率控制放电脉冲强度，在低于Ｆｅ７６Ｓｉ９Ｂ１０Ｐ５非晶玻璃转变温度以下，一步法实现Ｆｅ７６Ｓｉ９Ｂ１０Ｐ５非晶合金的块体致密化与纳米晶化，实验结果表明，大的ＳＰＳ脉冲电流促进纳米晶化形核过程，使晶化后的晶粒更加细小均匀。
重点介绍了微胞结构软磁复合材料的制备原理、结构特点以及优异的电磁性能。
最后展望了高性能软磁材料的应用前景以及重要研究方向。
关键词：软磁材料；非晶；纳米晶；软磁复合材料中图分类号：ＴＭ ２７１．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－１３７４（２０１２）０５－０５２１－０８Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓＺＨＡＯ Ｚｈａｎ－ｋｕｉ， ＤＥＮＧ Ｎａ， ＺＡＮ Ｚｈａｏ， ＷＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｇａｎｇ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｇｅｔ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ａｌｌｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ，ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｃｏｍｍｏｎ ｈｕｍａｎｉｔｙ．Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ａｐｐｅａｒｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｄｒｉｖｅ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅｎｄ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｓｏｆｔｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｅｖｉｃｅｓ ｐｌａｙ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｉｎｇ．Ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅｒｒｉｔｅ ｃｏｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌｏｓｓ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ，ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｎｄ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｙ ａｕｔｈｏｒ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａｍｏｒｐｈｏｕｓ；ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ；ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．０ 引 言 哥本哈根联合国气候变化大会抛给公众一个热词“低碳”，节能减排已成为全人类共同关注的焦点，环境和能源问题越来越受到世界各国的高度重视。
今天，我们生活在电气化时代，但是电能是如何得到的？一般说来，电能是通过发电机从热能、水的动能、风能、原子能等转换成电能的，即先将这些能量通过热机或水轮机转换为机械（动）能，再把机械能转换为电能。
在电能应用中，５０％以上是应用于动力机械，即通过电动机将电能转换为机械（动）能来使用的。
机械能和电能的相互转换离不开电磁场，而软磁材料的优劣决定了电磁场的转换效率。
为了减少电能在长途传送途中的损失，需要以变压器为核心的输变电系统，软磁材料对变压器的效率起决定作用。
磁性材料是国民经济中重要的基础材料，它不仅满足传统工业的发展需求，还在科技、电子信息等新兴技术中发挥着越来越重要的作用［１］。
近年来，出现了采用电驱动装置和电子控制装置实现产品的驱动、自动控制和多功能化的趋势，关键的核心材料之一就是软磁材料。
软磁材料在各种器件中起到能量耦合传递及转换的作用。
在能源日趋紧缺和环境问题日趋严重的今天，降低软磁材料的损耗提高磁芯效率，在节约能源及控制环境污染等方面具有重大意义。
１ 软磁材料的研究现状１．１ 金属系软磁材料 １９世纪２０年代，人们发现了电磁感应现象，并于１８２４年制造出世界上第一只电磁铁，从而以纯铁为先锋开始了软磁材料的发展历程。
电工纯铁是指一种含铁量在９９．５％以上的优质钢，电工纯铁的饱和磁感应强度（Ｂｓ）以及居里温度（Ｔｃ）较高，但电阻率（ρ）低，矫顽力（Ｈｃ）大，通常只在直流下应用。
１９００年，Ｈａｄｆｆｅｌｄ［２］等发现在铁中加入Ｓｉ元素可以改善磁性。
当时采用热轧工艺，片厚０．３５ｍｍ，损耗Ｐ１０／５０为１．７５～３．５Ｗ／ｋｇ。
热轧硅钢有两个重大缺陷：损耗高，钢板表面质量差。
此后２０多年间，人们用增加硅含量（４．５％～５．０％）以及在保护气氛中长时间高温退火的方法，使热轧硅钢的磁性能得到改善，Ｐ１０／５０可降低到０．９Ｗ／ｋｇ以下。
随着冷轧技术的发展，人们逐渐采用冷轧方法生产硅钢片，在此基础上还出现了取向硅钢。
原势二郎［３］等在研究中发现，先后沿着热轧方向和横向进行４０％压下率冷轧（交叉轧制），经过脱碳退火和二次再结晶退火后，可以获得较强的｛１００｝＜００１＞取向织构，这种在纵、横两方向都有磁感的双取向硅钢显著提高硅钢片的磁性能。
１９１３年前后，开发了在弱磁场下磁通密度在数百高斯以上的坡莫合金。
为降低损耗，多以薄带加绝缘介质绕制成磁芯应用，其最佳使用频率范围不超过２０ｋＨｚ。
近年来，经过改进工艺，薄带厚度已降到０．００５ｍｍ，其使用频率也相应提高到几百ｋＨｚ乃至ＭＨｚ。
此外Ｆｅ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｃｏ系软磁合金被用于制造小型铁芯、音频和视频磁头以及极靴、电机转子等。
１．２ 软磁铁氧体 软磁铁氧体材料最早是由荷兰Ｐｈｉｌｉｐ实验室的Ｓｎｏｅｋ于１９３５年研制成功的，适于在高频下应用的一种软磁材料，按其晶体结构可分为立方晶系的尖晶石（适用于低频、中频和高频）和平面六角晶系的磁铅石（适用于特高频，可到２００ＭＨｚ～２ＧＨｚ）。
最常用的软磁铁氧体主要是ＭｎＺｎ，ＮｉＺｎ和ＭｇＺｎ三大系列。
铁氧体虽在高频段损耗很低，但Ｂｓ仅为金属软磁的１／４左右。
５０～８０年代为软磁铁氧体发展的黄金时代，除电力工业外（电力工业主要用硅钢片），各应用领域中铁氧体占绝对优势。
铁氧体的Ｂｓ、居里温度Ｔｃ都相对非常低，为此，近年来世界各国的知名企业竞相投入大量的人力和物力，从调整烧结冷却气氛，严格控制固相反应过程等特殊的烧结工艺，附加Ｃａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｏ等微量杂质细化晶粒烧结工艺以及改变磁芯形状等方法来提高软磁铁氧体的综合磁性能。
１．３ 非晶、纳米晶软磁材料 １９６７年，Ｄｕｗｅｚ率先开发出Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系非晶软磁合金，掀起了第一个非晶合金研究开发热潮。
１９７０年Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ非晶态合金研制成功，１９７９年美国Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ公司开发出非晶合金宽带的平面流铸带技术，先后推出命名为“Ｍｅｔｇｌａｓ”的Ｆｅ基、Ｃｏ基和Ｆｅ－Ｎｉ基系列非晶合金带材。
非晶态磁性材料原子排列为长程无序、短程有序结构，没有磁晶各向异性，具有高磁导率和低矫顽力以及优良的综合软磁性能［４］。
日本东北大学的Ｉｎ－ｏｕｅ１９９５年以来开发出多种软磁性Ｆｅ基大块金２２５长春工业大学学报（自然科学版） 第３３卷属玻璃（Ｂｌｕｋ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｇｌａｓｓ，ＢＭＧｓ）。
主要由铁磁性元素和有利于玻璃形成的金属元素、非金属组成。
合金的Ｂｓ一般为０．９６～１．１５Ｔ，具有１．１～６．４Ａ／ｍ低的Ｈｃ，室温１ｋＨｚ下的磁导率可达７ ０００～２５ ０００［５］。
Ｍａｋｉｎｏ最近报道的Ｆｅ７６Ｓｉ９Ｂ１０Ｐ５［６］块体非晶合金，由于其高铁含量，其Ｂｓ达１．５１Ｔ，Ｈｃ低至０．８Ａ／ｍ，具有高的非晶形成能力，ΔＴｘ达到５２Ｋ。
因其不含贵元素而具有低的成本，非常适宜工业应用。
近几年，Ｆｅ基ＢＭＧｓ得到了快速发展［７］，非晶形成能力不断提高，铜模注射制备的Ｆｅ６８Ｍｏ４Ｙ６Ｂ２２最大直径达到６．５ｍｍ。
铜模铸造Ｆｅ７５Ｍｏ５Ｐ１０Ｃ７．５Ｂ２．５强度达到３．２３ＧＰａ，塑性变形量达到５．５％。
加入少量的Ｃｒ使Ｆｅ基ＢＭＧｓ的耐蚀性更好，腐蚀电位由－０．５８５Ｖ增加到－０．２８５Ｖ。
相信随着低真空条件以及工业级原料的使用，Ｆｅ基ＢＭＧｓ更会吸引全世界材料界乃至企业界的关注。
１９８８年，Ｙｏｓｈｉｚａｗａ［８］等发明的ＦｅＳｉＢＮｂＣｕ纳米软磁材料问世，其性能优于非晶合金。
研究发现，当晶粒尺寸Ｄ减小到一定的量级后，Ｈｃ与Ｄ的六次方成正比，即Ｈｃ∝Ｄ６。
于是，软磁材料的研究又进入了另一个极端，即要求材料的晶粒尺寸Ｄ应尽可能地小，以致达到了纳米量级。
在过去的２０年，纳米晶合金ＦｅＳｉＢＮｂＣｕ，ＦｅＺｒＢＣｕ和ＦｅＣｏＺｒＢＣｕ分别以Ｆｉｎｅｍｅｔ，Ｎａｎｏｐｅｒｍ和Ｈｉｔｐｅｒｍ的名字申请了专利［５］。