非晶態合金

物質就其原子排列方式來說，可以劃分為晶體和非晶體兩種。材料的原子呈規則排列的就是晶體；原子呈無規則排列的就是非晶體。1960年美國用快冷首次獲得了非晶態的合金，1967年又得到非晶合金，並發現非晶態金屬具有很多常規晶態金屬所不具備的優越性能。由於非晶含金在結構上與玻璃相似，故亦稱為金屬玻璃。

隨著對非晶態合金研究的深入，各種非晶態合金所具備的優異物理性質、化學性質和力學性質逐漸被人們認識，越來越多的非晶態合金也將會替代傳統材料應用於工程、精密機械、信息、航空航天器件、國防工業等高新技術領域，成為提高性能和發軍功能性的關鍵材料。

(1)高強韌性。其抗拉強度可達到3000 MPa以上，而超高強度鋼（晶態）抗拉強度僅為1800～2000 MPa。另外，許多淬火態的非晶態合金薄帶可反覆彎曲，即使彎曲180°也不會斷裂。

(2)耐腐蝕性。它具有很強的耐腐蝕性，其主要原因是凝固時能迅速形成緻密、均勻、穩定的高純度鈍化膜。

(3)優良的磁性。與傳統的金屬磁性材料相比，由於非晶合金原子排列無序，沒有晶體的各向異性，而且電阻率高，具有高的磁導率，低的損耗，是優良的軟磁材料。

(4)工藝簡單、節能、環保。非晶合金薄帶成品的製造是在鍊鋼之後直接噴帶的，只需一步就完成製造，工藝大大簡化，節能，無污染，有利於環境保護。

材料學家從合金的成分、製備工藝和應用性能等方面出發，已經開發出一些非晶合金體系。

(1)鐵基非晶合金。

鐵基非晶合金的主要成分為Fe、Si、B、C、P。其特點是磁性強，軟磁性能優於硅鋼片，價格便宜，最適合替代硅鋼片，用作中低頻變壓器的鐵芯。

(2)鐵鎳徠基非晶合金。

鐵鎳基非晶合金的主要成分為Fe、Ni、Si、B、P。其特點是磁性比較弱，但磁導率比較高，價格較貴，可以代替硅鋼片或者坡莫合金（Fe-Ni合金），用作高要求的中低頻變壓器鐵芯。

(3)鈷基非晶合金。

鈷基非晶合金的主要成分為Co、Fe、Si、B。其特點是磁性較弱．但磁導率極高，價格很貴，一般替代坡莫合金和鐵氧體用於要求嚴格的軍工電源中的變壓器、電感等。

(4)鐵基納米品合金（超微晶合金）。

鐵基納米晶合金的主要成分為Fe、Si、B和少量的Cu、Mo、Nb等，其中Cu和Nb是獲得納米晶結構必不可少的元素。它們先被製成非晶帶材，然後經適當退火．形成微品和非品的混合組織。這類合金的突出優點是兼備了鐵基非晶合金的高磁感和鈷基非晶合金的高磁導率、低損耗，是成本低廉的鐵基材料。它可替代鈷基非晶合金、晶態坡莫合金和鐵氧體，在高頻電力電子和電子信息領域中獲得廣泛應用，以達到減小體積、降低成本等目的。

非晶態合金的製備可採用液相急冷法、氣相沉積法、注入法等。液相急冷法即通過快速冷卻來獲得非品態固體材料。從理論上說，任何液體都可通過快速冷卻獲得非晶態，但事實證明，不同的物質形成非晶態所需要的冷卻速度大不相同。例如，對於硅酸鹽（玻璃）和有機聚合物來說，在正常的冷卻速度下都可以獲得非晶固體；而純金屬，只有當冷卻速度越過臨界冷卻速度，使其來不及形核和核長大就被凝固住了，才能得到非晶態。如今，採用的一種快速凝固的工藝已能制出粉末狀、絲狀、帶狀等非晶態合金材料。如將處於熔融狀態的高溫鋼水噴射到高速旋轉的冷卻輥上，鋼液以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時間就將1300℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶帶材。

在非晶態合金的應用中，最早考慮到這種新型材料的機械性能和強度性能，把這類材料用於帘布、刮鬍須刀片等方面後來發現，非晶態合金具有非常好的磁特性，從此，非晶態磁性合金的研究和應用便得到了重視。隨著非晶態理論、工藝及材料的深入研究，各國的研究工作者對非晶態合金的應用進行了極其廣泛的探索，越來越多地取得了實驗性和工業性實驗結果。

如今，非晶態合金在磁性器件方面的應用不僅取得了很大的進展，而且取得了極大的經濟效益，在機械、化學、醫學等方面也都有了很好的應用。

日常生產生活中接觸的非晶態材料已經很多，例如，用非品態合金製備的高耐磨音頻視頻磁頭在高檔錄音、錄像機中的廣泛應用。常常有人對圖書館或超市中書或物品中所暗藏的報警設施感到驚訝，其實，這不過是非晶態軟磁材料在其中發揮著作用，非晶合金條帶可以夾在書籍或者商品中，也可以作成商品標籤，如果商品尚未付款就被帶出，則在出口處的檢測裝置就會發出信號報警。用非晶態合金製作配電變壓器鐵芯，它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗下降75%左右，空載電流下降約80%，是節能效果較理想的配電變壓器，特別適用於電效率低的農村電網。在逆變焊機電源中納米晶合金已經獲得廣泛應用。