面具有优异的性能，可以开发用作弹性材料，由于非晶带材薄、难以加工成弹性元器件，所
以其材料应用很难，但非晶丝材的工业化生产技术突破，将有助于非晶弹性材料开发应用。
尽管从热力学角度看，非晶合金为亚稳定态，其弹性模量存在老化现象，但是，只要在晶化
温度以下进行必要的处理，就可防止非晶弹性材料的老化现象。
非晶弹性材料已经开发出恒弹性合金和高弹性合金。一些铁基非晶弹性合金在高温附近
目前非晶及非晶化的纳米晶磁性材料已在电力、电子等领域得到广泛的应用，但随着现 代科学技术的发展，大大促进非晶行业的发展，其他用途的非晶合金开发应用也将引起人们 的关注。非晶合金的发展动态主要在于以下几个方面：1）通过技术创新，提高快淬技术制 备的非晶薄带质量，实现薄材剪切加工；2）新型非晶磁性材料开发，满足磁场处理、高磁 导率、低剩磁 Br 及高频特性产品的需要；3）非晶丝材开发应用；4）非晶、纳米晶合金粉
有着良好的应用前景。
3 非晶钎焊材料
非晶钎焊材料是均匀的液态合金采用超急冷的方法制备而成的，所以非晶钎焊合金具有
比晶态合金组织均匀、杂质少、厚度小、加工方便等优点，大大提高钎焊材料的钎焊性能，
也提高钎焊结合部的强度,有关比较的结果参见表 3。
表 3 非晶钎焊材料（NiCrBSiFe）与晶态钎焊材料焊接强度比较
在非晶软磁合金及非晶化的基础上形成的纳米晶软磁合金不仅具有上述优异的软磁特 性，而且还具有良好的强硬度、耐磨性及耐腐蚀性、良好的温度及环境稳定性，其综合磁性 能远远优于硅钢、铁氧体、坡莫合金等,作为高性能软磁材料替代传统的磁性材料广泛应用 于电力电子工业，广泛地用作电子变压器、精密互感器、电感器及传感器等磁芯器件，大大 提高这些磁性产品的技术性能，促进现代电子工业向高频、高效、小型、节能的方向发展。 有关非晶磁性材料的性能及应用参见表 1、图 1 和图 2。
粉末和粉末制品的工作处于试验研究阶段，随着纳米科学和电子技术的发展，这方面的产品
有着良好的应用前景。
非晶合金粉末的制备方法主要有雾化法、高能球磨法及非晶带材破碎法等，由于目前设 备工艺条件的限制，雾化制粉法要获得 105°C/秒的冷却速度是很难的；高能球磨法难以规模
化生产；作者认为非晶带材破碎法适合大规模工业化生产。该方法制备粉末用于制作磁粉芯
产品，与其他用作电感器件的磁粉芯产品相比，该粉芯有以下应用特点：1）高频特性远优
于铁粉芯和铁硅铝粉芯；2）避免非晶、纳米晶开口铁芯处的散磁场和发热问题；3）与
Fe-Ni-Mo 粉芯相比，同规格性能粉芯价格可降低 30%以上。
合金
表 4 几种磁粉芯性能比较
磁导率 饱和磁 居里温度 电阻率
µe 感 Bs(T) (℃)
非晶合金及其应用
张甫飞 （宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司特殊钢技术中心， 上海 200940） 摘要：非晶合金是一种采用超急冷技术制备而成的新型金属功能材料，由于其组织特征表现 为原子排列上具有短程有序，长程无序特点，呈现玻璃态的非晶特征，所以非晶合金具有优 异的物理、化学和力学性能，应用领域广泛。本文综述了利用快淬技术制备的非晶合金材料 的性能特点、应用及其进展。 关键词：非晶合金 ； 性能特点； 应用
目前，快速凝固技术制备的非晶材料已广泛地应用于工业领域，应用的材料形状有带材、 丝材、粉末及薄膜等，但真正形成规模化市场的是非晶薄带，这种称为快淬技术制备的非晶 带材，不仅可作广泛用于电力、电子工业的非晶磁性材料，而且还可用于其他用途合金材料 如非晶钎焊材料、非晶弹性材料、非晶结构材料及非晶粉末材料等。1988 年日本学者 Yashizawa 教授等人在快速凝固技术制备的非晶合金的基础上发明了纳米晶软磁合金，这种 通过非晶组织经适当的晶化热处理获得的具有超细晶粒（约 10nm）bcc Fe(Si) 固溶体＋非 晶的双相软磁合金组织，具有更优异的软磁性能，替代传统的软磁材料制作各种各样的电子 元器件，广泛地用于电力、电子行业，满足电子工业向高频、大电流、小型化、节能方向发 展需要，从而开创了软磁材料的新纪元，大大促进了非晶合金研究、工艺技术发展和开发应 用。
1 前言
非晶合金是 20 世纪 60~70 年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技 术将液态金属直接冷却成固体材料，类似于玻璃的凝固成形，得到原子排列组合上具有短程 有序，长程无序特点的非晶合金组织，不具备传统金属材料的晶体结构，因此它具有与传统 材料不同的性能特点，如优异的物理、化学和力学性能。由于非晶合金的性能优异，生产工 艺独特简单，非晶合金自发明问世以来，一直是冶金、材料领域的研究开发应用的热点，尤 其非晶磁性材料在中、美、日、德等发达国家已经产业化、商品化，美国曾处于世界的领导 地位，不仅工艺技术设备先进、产能规模达几万吨，而且非晶带材质量和宽度、材料及铁芯 器件的种类及应用等都是执世界之牛耳；几年前日立金属收购了美国 Honeywell 公司非晶质 材料部，并投资本部扩大其非晶生产能力，使得日本日立金属公司一跃成为非晶领域的龙头 老大；德国真空熔炼公司(VAC)和日本东芝公司在非晶合金材料的研究开发应用方面占据相 当重要的位置。我国现已形成相当的产业规模，非晶合金材料的生产能力居世界第二，但生 产工艺技术设备水平、产品质量档次等与发达国家相比还存在一定的差距，随着安泰科技的 万吨级非晶合金生产线的建设，我国非晶产业的技术水平将会提高，与国外产品差距逐渐缩 小、消失，非晶合金应用也会更加广泛。
末及粉末材料开发应用；5）非晶、纳米晶合金薄膜及多层膜的开发应用；6）大块非晶合金 及产品的研究开发。
2 非晶磁性材料
非晶磁性材料是由液态金属直接凝固形成的，其合金组织均匀、成份均匀，不具备传统 金属磁性材料的晶体结构，因而借助铁磁学理论对磁性能的解释可以知道，非晶磁性材料应 具有优异的软磁性能。这是因为在非晶磁性合金中，其具有成份组织的均匀，使得磁晶各向 异性常数几乎不存在、没有金属夹杂和晶界、电阻率高、形状各向异性常数虽然存在但由于 非晶薄带厚度薄（0.02~0.04mm）,形状各向异性常数小、其应力—磁滞伸缩各向异性常数 可以通过后面的退火工艺来消除以及诱导各向异性常数可通过横向和纵向磁场处理方法来 充分利用等特点。这些微观机理的作用带来了非晶磁性材料具有软磁合金“二高一低”的性 能特点，即高的饱和磁感、高的初始磁导率和低的高频损耗。
Fe60Cr6Mo6B28，其抗拉强度бb 可达 4797MPa； Fe- Mo-B 、Ni-Mo-B、Co-Mo-B 系的 Fe60 Mo30B10 、Ni45Mo45B10、Co50Mo40B10，其屈服强度可分别为 3355 MPa 、3659 MPa、 3228 MPa，另外还有 Ni-Cr 系、Co-Cr 系以及(Fe、Ni、Co)基-Si-B 系非晶态合金等。非晶高 弹性合金在具有高弹性极限的同时，其弹性模量 E 却比晶态合金下降 20~40%，这样它的弹
(µΩ-m)
饱和磁场强度 H(A/m)
损耗 P0.1/25k (W/Kg)
铁基纳米晶 65
1.25
570
1.25
>32000
13.5
铁镍钼
125
0.8
460
0.4
16000
12.8
铁粉
80
1.35
>600
0.1
24000
115
铁硅铝
60
1.0
>400
1.1
34
非晶磁性粉末与导电材料、高分子材料等，通过多元成分复合和涂料层多层复合双重复
的弹性模量 E、剪切模量 G 都不随温度变化，即具有艾林瓦特性，这种特性可以通过改变成
分或热处理工艺来获得。非晶恒弹性合金，与晶态弹性合金相比具有宽的恒弹性温度范围、
可以同时兼有因瓦特性、高的机械强度及硬度、较小的超声衰减特性等优点。
在高弹性合金方面，也出现 Fe 基、Ni 基、Co 基非晶系列合金。如 Fe-Cr-Mo-B 系的
硬度(Hv)
860
640
960
880
磁致伸缩系数×10-6
20-30
12
<1
<2
初始导磁率µ0 最大导磁率µm 矫顽力(A/m)
>1000 >200000
<4.0
>4000 >200000
<2.0
>30000 >1000000
<2.0
>80000 >500000
<2.0
铁损(W/Kg)
P1.3/50<0.2
表 1 非晶、纳米晶合金的主要性能及应用领域
性能指标
铁基非晶合金 铁镍基非晶 钴基非晶合金 铁基纳米晶合金
饱和磁感应强度(T)
1.56
>0.7
0.5-0.8
>1.2
居里温度(°C)
>410
360
>300
>560
电阻率(µΩ-cm)
130
125
130
90
密度(g/cm3)
7.18
7.5
>8.0
7.25
性比功（弹性比功=бe2/2E），可比晶态钴基高弹性合金高三倍，因此非晶高弹性合金很有 发展前途。
5 非晶粉末材料
非晶粉末材料实际上就是利用非晶、纳米晶软磁合金材料优异磁性能特点，借助于粉末
冶金技术制成各种各样的粉末复合材料，如粉末磁芯、磁屏蔽材料、吸波材料、磁性流体及
粉末涂覆材料等。目前这方面的研究开发工作除磁粉芯和磁屏蔽产品少量应用外，其他合金
由于非晶带材的厚度不够，难以获得广泛应用。作者认为，随着我国航空航天、燃汽轮机、
汽车等工业的发展，特种合金的广泛应用，许多零部件的焊接将会采用 Ni 基、Ti/Zr 基非
晶钎焊材料；Cu 基钎焊材料厚度已达到 0.1mm 以上，应用市场正在扩大。
4 非晶弹性材料
非晶合金由于金属内部没有晶态结构的各种组织缺陷，因此在机械强度、耐蚀等性能方