世界自然保護基金組織在“解決全球溫室效應”綱要中指出：“非晶、納米晶材料是一種很有希望節能的新材料”。鐵基非晶納米晶軟磁合金是20世紀80年代末問(wèn)世的一類(lèi)新型軟磁材料。它的軟磁性能兼備了各種傳統軟磁材料的優(yōu)點(diǎn)，如高飽和磁感應強度、高磁導率和低損耗等，滿(mǎn)足了各類(lèi)電子設備向高效節能、微型化、集成化方面發(fā)展的需求，而且成本低廉。
技術(shù)研究狀況
    1988年日本的Yoshizawa等人首先發(fā)現，在Fe-Si-B非晶合金的基體中加入少量Cu和M（M＝Nb、Ta、Mo、W等），經(jīng)適當的溫度晶化退火以后，可獲得一種性能優(yōu)異的具有體心立方結構的超細晶粒（D約為10nm）軟磁合金，堪稱(chēng)“第三代軟磁”材料。該材料磁性能不僅不惡化，反而非常優(yōu)良，這種非晶合金經(jīng)過(guò)特殊的晶化退火而形成的晶態(tài)材料稱(chēng)為納米晶合金。其典型成份為Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9，牌號為Finemet，磁性能為高飽和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁導率(80000)、低Hc(0.32A/M)，高磁感下的高頻損耗低（P0.5T／20kHz＝30W/kg），電阻率為80Ωcm，比坡莫合金(50～60μΩcm)高。其后，Suzuki等人又開(kāi)發(fā)出了Fe-M-B（M＝Zr，Hf，Ta）系。到目前為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多納米晶軟磁材料。
    早期的Fe基納米晶軟磁合金現已產(chǎn)業(yè)化，它具有1.25～1.30T的飽和磁感應強度Bs、105數量級的起始磁導率μi、mOe數量級的低矯頑力Hc和良好的磁導率頻散特性，在寬頻率范圍內的低鐵損以及良好的磁性溫度穩定性等性能，因此應用范圍越來(lái)越廣。早期開(kāi)發(fā)的合金含有較昂貴的Nb，且鋼水粘度較大，制取非晶有一定的困難。為了降低原材料成本和改善加工性能，又保持早期合金優(yōu)良的軟磁性能，國內外學(xué)者又在第三代軟磁合金的基礎上進(jìn)行改進(jìn)，以研制出更加廉價(jià)的具有中等或中上等品質(zhì)性能的軟磁性能合金。在第三代軟磁合金問(wèn)世2-3年以后，日本東北大學(xué)井上明久（A.Inoue）等人又成功開(kāi)發(fā)了高飽和磁感應強度Bs的鐵基納米晶合金，其飽和磁感應強度Bs為1.5～1.7T，合金的納米晶相與第三代軟磁合金體心立方的α-Fe+Si相不同，為單一體心立方結構的α-Fe納米晶。這類(lèi)Fe基納米晶軟磁合金是指飽和磁感應強度Bs≥1.5T，在Hm＝0.4Am-1的弱場(chǎng)下具有104～105數量級的磁導率和較低鐵損的Fe-M1-B-M2類(lèi)合金（其中M1＝Zr、Nb、Hf、Ta、Ti、Mo、W等單一元素或多種元素組合，M2＝Cu、Si、Al等單一元素或組合）或者為Fe-M-B系(M=Zr、Nb、Hf)被公認為第三代軟磁合金的改進(jìn)型，其在軟磁材料中處于重要的地位。
    綜上可知，對非晶材料進(jìn)行退火處理使其發(fā)生部分晶化，獲得的非晶納米晶雙相材料具有極其優(yōu)良的綜合軟磁性能。在電力電工領(lǐng)域，采用非晶納米晶軟磁合金作為鐵芯材料的變壓器，其空載損耗可比同容量的硅鋼芯變壓器降低60％～80％。美國通過(guò)使用這種變壓器每年可節約近5×1010kWh的空載損耗，節能產(chǎn)生的經(jīng)濟效益節約為35億美元。同時(shí)減少電力損耗也就降低了發(fā)電的燃料消耗，從而減少了諸如CO2、SO2、NOX等有害氣體的排放量，滿(mǎn)足了社會(huì )可持續發(fā)展和保護生態(tài)環(huán)境的需要。因此，鐵基非晶納米晶軟磁合金符合21世紀新材料發(fā)展的節能化、環(huán)�；�要求，是一種綠色環(huán)保的節能材料，其正在成為硅鋼片、鐵氧體等傳統軟磁材料的有利競爭者。
產(chǎn)業(yè)化現狀
    軟磁材料是國民經(jīng)濟與國防工業(yè)的重要基礎與支柱產(chǎn)業(yè)，應用非常廣泛，隨著(zhù)現代信息技術(shù)、交通運輸、儀器儀表、電力電子、新能源、生物工程以及國防工業(yè)的飛速發(fā)展，對軟磁材料提出了更高的要求，那就是高性能化、高頻化、多功能化、低成本化。
    目前，納米晶軟磁材料已成為軟磁鐵氧體的有力競爭者，其應用領(lǐng)域遍及軟磁材料應用的各個(gè)方面，如抗電磁干擾（EMI）濾波器、功率變壓器、高頻變壓器、互感器、磁頭、傳感器、高頻開(kāi)關(guān)電源以及程控交換電源等。特別是現代國防工業(yè)所需要的高精度傳感器、高頻開(kāi)關(guān)電源用磁芯、相控陣雷達雙模移項器尤其需要納米晶軟磁材料。納米晶軟磁材料也可以廣泛應用于大功率開(kāi)關(guān)電源、逆變電源、磁放大器、高頻變壓器、高頻扼流圈鐵芯、電流互感器鐵芯、漏電保護開(kāi)關(guān)、共模電感鐵芯等。
由于非晶納米晶材料巨大的研究和市場(chǎng)潛力，國內外相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者和專(zhuān)家對此進(jìn)行了較為深入的研究和生產(chǎn)研發(fā)。日本、美國、德國已相繼研制成功相關(guān)的生產(chǎn)線(xiàn)，并開(kāi)始了中、小規摸的生產(chǎn)。
    目前國外主要的生產(chǎn)廠(chǎng)商有美國Conway非晶金屬制帶廠(chǎng)和印度Gurgaon電子鐵芯元件廠(chǎng)，日本的Hitachi（日立金屬公司）和Toshiba（東芝公司），德國的真空熔煉公司（VAC）以及俄羅斯和韓國的由由公司。這些公司目前生產(chǎn)的非晶帶材的寬度為100～250mm，年產(chǎn)量在百t級左右。其中，德國VAC公司生產(chǎn)的材料及其產(chǎn)品，由于質(zhì)量?jì)?yōu)異（無(wú)論在交流磁性能還是直流磁性能），因而在中國相關(guān)的高端產(chǎn)品市場(chǎng)中占主要份額，每年有上億，甚至數億元進(jìn)口，僅深圳一地每年就有5000～6000萬(wàn)元的進(jìn)口量（深圳格潤高科技有限公司的市場(chǎng)調研資料顯示）。日本高性能的鐵基納米晶軟磁材料產(chǎn)品，其售價(jià)折合人民幣的為300多元/kg，而且還很難買(mǎi)到。