原子排列不呈長程有序並具有特殊物理性能的一類精密合金(見非晶態金屬)。1950年布倫納 (A.Brenner)等用化學沉積法得到Ni-P和Co-P非晶態合金。
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簡介
原子排列不呈長程有序並具有特殊物理性能的一類精密合金(見非晶態金屬)。1950年布倫納 (A.Brenner)等用化學沉積法得到Ni-P和Co-P非晶態合金。1959年美國小克萊門特(W.Klement Jr.)、維倫斯(R.H.Willens)和杜威茲(P.Duwez)報導，利用液態金屬快冷法得到Au-Si非晶態合金；此後，由於快冷技術的發展，製備出條帶和絲材，為全面測定技術性能和開展套用研究創造了條件。1971～1974年發現這類合金有極高的強度，還有相當好的韌性、軟磁特性和優異的耐蝕性。1976～1977年發現鐵基非晶態合金具有因瓦特性(見低膨脹合金)和艾林瓦特性（見恆彈性合金）。近年來發現有些非晶態合金的電阻在一定的溫度範圍內基本恆定，形成了一類具有特殊物理性能的非晶態精密合金。目前，美國、日本和聯邦德國已有商品出售。中國於70年代開始研製非晶態合金。1980年製備出絲材、條帶和 200mm寬的帶材。一些非晶態合金已經在磁選、磁頭和感測器等器件中試用。
分類
非晶態軟磁合金
非晶態軟磁合金是非晶態精密合金領域中最活躍的一個分支。這類合金主要有高磁導率型和高飽和磁感型。它們共同的特點是,都具有低的矯頑力和鐵芯損耗,高的磁導率和電阻率。Fe40Ni38Mo4B18、Fe3.5Co71.5 Mn2Si14B9和Co81.5Mo9.5Zr9.0屬於高磁導率型非晶態合金。這類合金的矯頑力和磁導率可以和超坡莫合金媲美，而電阻率、高頻特性和硬度則遠優於後者，因此，可以取代坡莫合金製作各種電子器件，特別適於製作磁頭。製作開關電源變壓器時，非晶態合金性能也優於鐵氧體，而且體積小、重量輕。
Fe81B13.5Si3.5C2、Fe78B13Si9和Fe67Co18B14Si1屬於高飽和磁感型非晶態合金。這類合金的飽和磁感稍低於取向矽鋼片，但鐵芯損耗僅為後者的1/3至1/10,是性能優良的軟磁材料。表3列出用取向矽鋼片和非晶態合金製造的配電變壓器性能。
鎳基非晶態合金
選擇適當成分,可使居里溫度接近室溫,如圖1所示。在某個窄小的溫區內(居里溫度附近)磁導率急劇變化。例如 Ni40Co27Fe7Si10B16非晶態合金,當溫度從15℃變化到0℃時，磁導率由1急劇變化到55×10。這比晶態Fe-Ni-Cr合金的相應變化高10倍左右，是一種良好的熱磁補償材料。
Fe-B系非晶態合金
顯示出典型的因瓦特性和艾林瓦特性（圖2和圖3）。 Fe83B17非晶態合金在低於居里溫度(Tc)的一個很寬的溫度範圍內，具有優異的因瓦特性。Fe84B16非晶態合金在0～50℃溫度範圍內，熱膨脹係數為+2.3×10℃，是一種很好的低膨脹合金。圖3示出Fe79B21、Fe82B18和Fe85B15非晶態合金的彈性模量 (E)隨溫度的變化。這幾種合金在低於Tc的一個較寬的溫度範圍內，都顯示出艾林瓦特性。在Fe-B系中添加少量鉻的非晶態合金也顯示出艾林瓦特性。例如(Fe0.925Cr0.075)85B15非晶態合金在0～45℃範圍內，彈性模量溫度係數為+5×10，是很好的恆彈性合金。
有些Fe-B系非晶態合金同時顯示出因瓦和艾林瓦特性；具有很大的ΔE效應、很高的機電耦合係數(k)和高的飽和磁致伸縮 (λs)，例如 Fe78B12Si10 非晶態合金的ΔE/E、k和λs分別為1.9、約 0.8和41×10；具有高的強度、小的聲衰和一定的耐蝕性，很適於製作超聲延遲線、換能器和感測器。
非晶態精密電阻合金
據研究，有些非晶態合金在很寬的溫度範圍內能顯示出精密電阻合金的特徵。例如Fe25Ni25Co20Cr10B20非晶態合金的室溫電阻率為170μΩ·cm,在25～200℃溫度範圍內電阻率溫度係數為+2.0×10，在150℃經100小時時效後,電阻率溫度係數的變化僅為0.4%。這種合金很適於製作精密電阻器。
製備
非晶態合金的製備方法可分為原子沉積法、液態金屬快冷法和粒子撞擊法三類；每一類又包括若干種方法，每種方法都有它的優點和局限性。比較引人注目的是屬於液態金屬快冷法的單輥法和屬於原子沉積法的濺射法。單輥法的工藝過程是：熔融金屬在壓力下通過噴嘴噴射到高速旋轉輥的外表面，液態金屬與冷的高速旋轉輥接觸時冷凝而形成連續的條帶。旋轉輥用導熱性良好的材料製成，一般採用內部通水冷卻。這種方法的冷速可達10℃/s。此法所製成的條帶厚度受冷速限制，一般為 50μm 左右。濺射法用的高頻濺射裝置。此法是用高速惰性氣體（如氬氣）轟擊母材靶子，將其原子濺出並沉積在一基板上而形成非晶態材料。在理論上，此法製備非晶態材料的尺寸不受限制。用濺射法製備非晶態合金，不受母材各組元蒸氣壓不同的影響，製品的穩定性較好。此法最突出的特點是,能把稀土族金屬-過渡族金屬合金和純金屬製成非晶態材料。
非晶態精密合金是70年代發展起來的一類新型功能材料。在製備工藝、實際套用和基礎研究方面，有待探討。例如非晶態合金穩定性的改善，產品尺寸向厚、寬方面的發展，都是急需解決的問題。
參考書目
F. E. Luborsky,P. G. Frischmann,L.A.Johnson,J.Magnetism and Magnetic Materials,Vol.19,No.1～3,1980. K. Fukamichi,T. Masumoto,IEEE Trans.Magnetics,Vol.15,No.6,pp.1405～1409,1979.
