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铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景

姚可夫 施凌翔 陈双琴 邵洋 陈娜 贾蓟丽

铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景

姚可夫, 施凌翔, 陈双琴, 邵洋, 陈娜, 贾蓟丽
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  • 非晶合金通常是将熔融的金属快速冷却、通过抑制结晶而获得的原子呈长程无序排列的金属材料.由于具有这种特殊结构,铁基软磁非晶合金具有各向同性特征、很小的结构关联尺寸和磁各向异性常数,因而具有很小的矫顽力Hc,但可和晶态材料一样具有高的饱和磁感强度Bs.优异的软磁性能促进了铁基软磁非晶合金的应用研究.目前,铁基软磁非晶/纳米晶合金带材已实现大规模工业化生产和应用,成为重要的高性能软磁材料.本文回顾了软磁非晶合金的发现和发展历程,结合成分、结构、工艺对铁基非晶/纳米晶合金软磁性能的影响,介绍了相关基础研究成果和工艺技术进步对铁基软磁非晶/纳米晶合金研发和工业化应用的重要贡献.并根据结构、性能特征将铁基软磁非晶合金研发与应用分为三个阶段,指出了目前铁基软磁非晶合金研发与应用中面临的挑战和发展方向.
      通信作者: 姚可夫, kfyao@tsinghua.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2016YB0300500)和国家自然科学基金(批准号:51571127)资助的课题.
    [1]

    Gubanov A I 1960 Soviet Physics-Solid State 30 275

    [2]

    Klement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [3]

    Duwez P, Lin S C H 1967 J. Appl. Phys. 38 4096

    [4]

    Pond R, Maddin R 1969 Trans. TMS-AIME 245 2475

    [5]

    Hasegawa R, OHandley R C 1979 J. Appl. Phys. 50 1551

    [6]

    Luborsky F E, Becker J J, McCarry R O 1975 IEEE Trans. Magn. Mag. 11 1644

    [7]

    Hasegawa R, OHandley R C, Tanner L E, Ray R, Kavesh S 1976 Appl. Phys. Lett. 29 219

    [8]

    Hasegawa R, Narasimhan M C, DeCristofaro N 1978 J. Appl. Phys. 49 1712

    [9]

    Hasegawa R, Ray R 1978 J. Appl. Phys. 49 4178

    [10]

    Luborsky F E, Walter J L 1980 US Patent. 4 217 135

    [11]

    Hatta S, Egami T, Graham C D 1979 Appl. Phys. Lett. 34 113

    [12]

    Sherwood R C, Gyorgy E M, Chen H S, Ferris S D, Norman G, Leamy H J 1975 AIP Conf. Proc. 24 745

    [13]

    OHandley R C, Mendelson L I, Nesbitt E A 1976 IEEE Trans. Magn. Mag. 12 942

    [14]

    Simpson A W, Brambley D R 1971 Phys. Status Solidi 43 291

    [15]

    Chi G C, Cargill G S 1976 Mater. Sci. Eng. 23 155

    [16]

    Hasegawa R, Chien C L 1976 Solid State Commun. 18 913

    [17]

    Fujimori H, Yoshimoto H, Masumoto T, Mitera T 1981 J. Appl. Phys. 52 189

    [18]

    Narasimhan M C 1979 US Patent 4 142 571

    [19]

    Luborsky F E, Walter J L 1980 US Patent 4 217 135

    [20]

    DeCristofaro N J, Freilich A, Nathasingh D M 1980 US Patent 4 219 355

    [21]

    Zhou S X, Lu Z C, Chen J C 2002 Physics 31 430(in Chinese) [周少雄, 卢志超, 陈金昌 2002 物理 31 430]

    [22]

    Herzer G 2005 J. Magn. Magn. Mater. 294 99

    [23]

    Herzer G 2013 Acta Mater. 61 718

    [24]

    Yoshizawa Y, Oguma S, Yamauchi K 1988 J. Appl. Phys. 64 6044

    [25]

    Hono K, Ping D, Ohnuma M, Onodera H 1999 Acta Mater. 47 997

    [26]

    Suzuki K, Makino A, Inoue A, Masumoto T 1991 J. Appl. Phys. 70 6232

    [27]

    Willard M A, Laughlin D E, McHenry M E, Thoma D, Sickafus K, Cross J O, Harris V 1998 J. Appl. Phys. 84 6773

    [28]

    Ogawa Y, Naoe M, Yoshizawa Y, Hasegawa R 2006 J. Magn. Magn. Mater. 304 e675

    [29]

    Makino A, Kubota T, Chang C, Makabe M, Inoue A 2007 Mater. Trans. 48 3024

    [30]

    Makino A, Men H, Kubota T, Yubuta K, Inoue A 2009 Mater. Trans.. 50 204

    [31]

    Makino A, Men H, Kubota T, Yubuta K, Inoue A 2009 IEEE Trans. Magn. 45 4302

    [32]

    Matsuura M, Nishijima M, Takenaka K, Takeuchi A, Ofuchi H, Makino A 2015 J. Appl. Phys. 117 17A324

    [33]

    Gao J E, Li H X, Jiao Z B, Wu Y, Chen Y H, Yu T, L Z P 2011 Appl. Phys. Lett. 99 052504

    [34]

    Liu F J, Yao K F, Ding H Y 2011 Intermetallics 19 1674

    [35]

    Zhang J, Chang C, Wang A, Shen B 2012 J. Non-Cryst. Solids 358 1443

    [36]

    Wang A, Zhao C, Men H, He A, Chang C, Wang X 2015 J. Alloy. Compd. 630 209

    [37]

    Ohta M, Yoshizawa Y 2011 J. Phys. D: Appl. Phys. 44 064004

    [38]

    Kong F, Men H, Liu T, Shen B 2012 J. Appl. Phys. 111 07A311

    [39]

    Fan X, Men H, Ma A, Shen B 2013 J. Magn. Magn. Mater. 326 22

    [40]

    Xiang Z, Wang A, Zhao C, Men H, Wang X, Chang C 2015 J. Alloy. Compd. 622 1000

    [41]

    Sharma P, Zhang X, Zhang Y, Makino A 2015 Scripta Mater. 95 3

    [42]

    Jafari S, Beitollahi A, Yekta B E, Ohkubo T, Budinsky V, Marsilius M, Herzer G, Hono K 2016 J. Alloy. Compd. 674 136

    [43]

    Suzuki K, Parsons R, Zang B, Onodera K, Kishimoto H, Kato A 2017 Appl. Phys. Lett. 110 012407

    [44]

    Li J F, Liu X, Zhao S F, Ding H Y, Yao K F 2015 J. Magn. Magn. Mater. 386 107

    [45]

    Li J F, Shao Y, Liu X, Yao K F 2015 Sci. Bull. 60 396

  • [1]

    Gubanov A I 1960 Soviet Physics-Solid State 30 275

    [2]

    Klement W, Willens R H, Duwez P 1960 Nature 187 869

    [3]

    Duwez P, Lin S C H 1967 J. Appl. Phys. 38 4096

    [4]

    Pond R, Maddin R 1969 Trans. TMS-AIME 245 2475

    [5]

    Hasegawa R, OHandley R C 1979 J. Appl. Phys. 50 1551

    [6]

    Luborsky F E, Becker J J, McCarry R O 1975 IEEE Trans. Magn. Mag. 11 1644

    [7]

    Hasegawa R, OHandley R C, Tanner L E, Ray R, Kavesh S 1976 Appl. Phys. Lett. 29 219

    [8]

    Hasegawa R, Narasimhan M C, DeCristofaro N 1978 J. Appl. Phys. 49 1712

    [9]

    Hasegawa R, Ray R 1978 J. Appl. Phys. 49 4178

    [10]

    Luborsky F E, Walter J L 1980 US Patent. 4 217 135

    [11]

    Hatta S, Egami T, Graham C D 1979 Appl. Phys. Lett. 34 113

    [12]

    Sherwood R C, Gyorgy E M, Chen H S, Ferris S D, Norman G, Leamy H J 1975 AIP Conf. Proc. 24 745

    [13]

    OHandley R C, Mendelson L I, Nesbitt E A 1976 IEEE Trans. Magn. Mag. 12 942

    [14]

    Simpson A W, Brambley D R 1971 Phys. Status Solidi 43 291

    [15]

    Chi G C, Cargill G S 1976 Mater. Sci. Eng. 23 155

    [16]

    Hasegawa R, Chien C L 1976 Solid State Commun. 18 913

    [17]

    Fujimori H, Yoshimoto H, Masumoto T, Mitera T 1981 J. Appl. Phys. 52 189

    [18]

    Narasimhan M C 1979 US Patent 4 142 571

    [19]

    Luborsky F E, Walter J L 1980 US Patent 4 217 135

    [20]

    DeCristofaro N J, Freilich A, Nathasingh D M 1980 US Patent 4 219 355

    [21]

    Zhou S X, Lu Z C, Chen J C 2002 Physics 31 430(in Chinese) [周少雄, 卢志超, 陈金昌 2002 物理 31 430]

    [22]

    Herzer G 2005 J. Magn. Magn. Mater. 294 99

    [23]

    Herzer G 2013 Acta Mater. 61 718

    [24]

    Yoshizawa Y, Oguma S, Yamauchi K 1988 J. Appl. Phys. 64 6044

    [25]

    Hono K, Ping D, Ohnuma M, Onodera H 1999 Acta Mater. 47 997

    [26]

    Suzuki K, Makino A, Inoue A, Masumoto T 1991 J. Appl. Phys. 70 6232

    [27]

    Willard M A, Laughlin D E, McHenry M E, Thoma D, Sickafus K, Cross J O, Harris V 1998 J. Appl. Phys. 84 6773

    [28]

    Ogawa Y, Naoe M, Yoshizawa Y, Hasegawa R 2006 J. Magn. Magn. Mater. 304 e675

    [29]

    Makino A, Kubota T, Chang C, Makabe M, Inoue A 2007 Mater. Trans. 48 3024

    [30]

    Makino A, Men H, Kubota T, Yubuta K, Inoue A 2009 Mater. Trans.. 50 204

    [31]

    Makino A, Men H, Kubota T, Yubuta K, Inoue A 2009 IEEE Trans. Magn. 45 4302

    [32]

    Matsuura M, Nishijima M, Takenaka K, Takeuchi A, Ofuchi H, Makino A 2015 J. Appl. Phys. 117 17A324

    [33]

    Gao J E, Li H X, Jiao Z B, Wu Y, Chen Y H, Yu T, L Z P 2011 Appl. Phys. Lett. 99 052504

    [34]

    Liu F J, Yao K F, Ding H Y 2011 Intermetallics 19 1674

    [35]

    Zhang J, Chang C, Wang A, Shen B 2012 J. Non-Cryst. Solids 358 1443

    [36]

    Wang A, Zhao C, Men H, He A, Chang C, Wang X 2015 J. Alloy. Compd. 630 209

    [37]

    Ohta M, Yoshizawa Y 2011 J. Phys. D: Appl. Phys. 44 064004

    [38]

    Kong F, Men H, Liu T, Shen B 2012 J. Appl. Phys. 111 07A311

    [39]

    Fan X, Men H, Ma A, Shen B 2013 J. Magn. Magn. Mater. 326 22

    [40]

    Xiang Z, Wang A, Zhao C, Men H, Wang X, Chang C 2015 J. Alloy. Compd. 622 1000

    [41]

    Sharma P, Zhang X, Zhang Y, Makino A 2015 Scripta Mater. 95 3

    [42]

    Jafari S, Beitollahi A, Yekta B E, Ohkubo T, Budinsky V, Marsilius M, Herzer G, Hono K 2016 J. Alloy. Compd. 674 136

    [43]

    Suzuki K, Parsons R, Zang B, Onodera K, Kishimoto H, Kato A 2017 Appl. Phys. Lett. 110 012407

    [44]

    Li J F, Liu X, Zhao S F, Ding H Y, Yao K F 2015 J. Magn. Magn. Mater. 386 107

    [45]

    Li J F, Shao Y, Liu X, Yao K F 2015 Sci. Bull. 60 396

  • [1] 陆曹卫, 卢志超, 孙 克, 李德仁, 周少雄. 水雾化制备Fe74Al4Sn2P10C2B4Si4非晶合金粉末及其磁粉芯性能研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2553-2556. doi: 10.7498/aps.55.2553
    [2] 王玲玲, 杨全民. 频率对纳米晶软磁合金磁性能影响的理论解释. 物理学报, 2005, 54(9): 4256-4262. doi: 10.7498/aps.54.4256
    [3] 刘雪梅, 刘国权, 李定朋, 王海滨, 宋晓艳. 粗晶和纳米晶Sm3Co合金的制备及其性能研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098102. doi: 10.7498/aps.63.098102
    [4] 丁燕红, 李明吉, 杨保和, 马叙. Fe15.38Co61.52Cu0.6Nb2.5Si11B9纳米晶软磁合金的交流磁性. 物理学报, 2011, 60(9): 097502. doi: 10.7498/aps.60.097502
    [5] 张雅楠, 王有骏, 孔令体, 李金富. Y对Fe-Si-B 合金非晶形成能力及软磁性能的影响. 物理学报, 2012, 61(15): 157502. doi: 10.7498/aps.61.157502
    [6] 曹成成, 范珏雯, 朱力, 孟洋, 王寅岗. 预退火时间对Fe80.8B10P8Cu1.2非晶合金微结构及磁性能的影响. 物理学报, 2017, 66(16): 167501. doi: 10.7498/aps.66.167501
    [7] 陈娜, 张盈祺, 姚可夫. 源于非晶合金的透明磁性半导体. 物理学报, 2017, 66(17): 176113. doi: 10.7498/aps.66.176113
    [8] 史慧刚, 付军丽, 薛德胜. 非晶Fe89.7P10.3合金纳米线阵列的磁性研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3862-3866. doi: 10.7498/aps.54.3862
    [9] 霍军涛, 盛威, 王军强. 非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能. 物理学报, 2017, 66(17): 176409. doi: 10.7498/aps.66.176409
    [10] 卞西磊, 王刚. 非晶合金的离子辐照效应. 物理学报, 2017, 66(17): 178101. doi: 10.7498/aps.66.178101
    [11] 王峥, 汪卫华. 非晶合金中的流变单元. 物理学报, 2017, 66(17): 176103. doi: 10.7498/aps.66.176103
    [12] 仵彦卿, 李金富, 周尧和, 闫志杰. 压痕塑性变形诱导非晶合金的晶化. 物理学报, 2007, 56(2): 999-1003. doi: 10.7498/aps.56.999
    [13] 冯涛, Horst Hahn, Herbert Gleiter. 纳米结构非晶合金材料研究进展. 物理学报, 2017, 66(17): 176110. doi: 10.7498/aps.66.176110
    [14] 柯海波, 蒲朕, 张培, 张鹏国, 徐宏扬, 黄火根, 刘天伟, 王英敏. 铀基非晶合金的发展现状. 物理学报, 2017, 66(17): 176104. doi: 10.7498/aps.66.176104
    [15] 柳延辉. 非晶合金的高通量制备与表征. 物理学报, 2017, 66(17): 176106. doi: 10.7498/aps.66.176106
    [16] 管鹏飞, 王兵, 吴义成, 张珊, 尚宝双, 胡远超, 苏锐, 刘琪. 不均匀性:非晶合金的灵魂. 物理学报, 2017, 66(17): 176112. doi: 10.7498/aps.66.176112
    [17] 平志海, 钟鸣, 龙志林. 基于逾渗理论的非晶合金屈服行为研究. 物理学报, 2017, 66(18): 186101. doi: 10.7498/aps.66.186101
    [18] 孙星, 默广, 赵林志, 戴兰宏, 吴忠华, 蒋敏强. 小角X射线散射表征非晶合金纳米尺度结构非均匀. 物理学报, 2017, 66(17): 176109. doi: 10.7498/aps.66.176109
    [19] 周边, 杨亮. 分子动力学模拟冷却速率对非晶合金结构与变形行为的影响. 物理学报, 2020, 69(11): 116101. doi: 10.7498/aps.69.20191781
    [20] 刘雄军, 程伟东, 孙民华, 李佳云, 王爱屏, 孙永丽, 刘 芳. Cu60Zr30Ti10非晶合金弛豫和晶化过程的小角X射线散射研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6673-6676. doi: 10.7498/aps.55.6673
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-28
  • 修回日期:  2017-10-19
  • 刊出日期:  2018-01-05

铁基软磁非晶/纳米晶合金研究进展及应用前景

    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2016YB0300500)和国家自然科学基金(批准号:51571127)资助的课题.

摘要: 非晶合金通常是将熔融的金属快速冷却、通过抑制结晶而获得的原子呈长程无序排列的金属材料.由于具有这种特殊结构,铁基软磁非晶合金具有各向同性特征、很小的结构关联尺寸和磁各向异性常数,因而具有很小的矫顽力Hc,但可和晶态材料一样具有高的饱和磁感强度Bs.优异的软磁性能促进了铁基软磁非晶合金的应用研究.目前,铁基软磁非晶/纳米晶合金带材已实现大规模工业化生产和应用,成为重要的高性能软磁材料.本文回顾了软磁非晶合金的发现和发展历程,结合成分、结构、工艺对铁基非晶/纳米晶合金软磁性能的影响,介绍了相关基础研究成果和工艺技术进步对铁基软磁非晶/纳米晶合金研发和工业化应用的重要贡献.并根据结构、性能特征将铁基软磁非晶合金研发与应用分为三个阶段,指出了目前铁基软磁非晶合金研发与应用中面临的挑战和发展方向.

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