什么是納米晶？非晶是如何制備的？

一、什么是納米晶？

首先要知道什么是非晶。金屬在制備的過(guò)程中，從液態(tài)到固態(tài)是個(gè)自然冷卻慢慢凝固的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中原子會(huì)自行重新有規(guī)則的排列，這時(shí)形成的結(jié)構(gòu)就是晶體，實(shí)際上是多晶的結(jié)構(gòu)。如果在它的凝固過(guò)程中，用一個(gè)超快的冷卻速度冷卻，這個(gè)時(shí)候原子在雜亂無(wú)序的狀態(tài)，還來(lái)不及重新排列就會(huì)瞬間被凍結(jié)，這時(shí)候形成的結(jié)構(gòu)就是非晶態(tài)。納米晶是在非晶態(tài)的基礎(chǔ)上，通過(guò)特殊的熱處理，讓它形成晶核并長(zhǎng)大，但要控制晶粒大小在納米級(jí)別，不要形成完全的晶體，這時(shí)形成的結(jié)構(gòu)就是納米晶。

二、非晶是如何制備的？

非晶的制備過(guò)程原理非常簡(jiǎn)單，就是將母合金融化后，通過(guò)噴嘴包噴射在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，瞬間冷卻形成像紙一樣薄薄的帶子，但是整個(gè)工藝實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度非常大，它有幾個(gè)特點(diǎn)：

高溫，液態(tài)合金的溫度基本在1400℃~1500℃，瞬間凝固到接近室溫，需要極高的冷卻速度，冷卻速度達(dá)到了每秒百萬(wàn)度的級(jí)別。

高速，除了冷卻速度快外，就是噴帶的速度也非?？欤?0m/s，這就好比一顆子彈剛剛飛出去的速度，而要把接近子彈速度的物體抓住是非常困難的。在1988年的時(shí)候，鋼研就實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破，帶材噴出的瞬間就被抓住，并實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)卷取，這項(xiàng)技術(shù)突破上了當(dāng)年中國(guó)的十大科技新聞。

高精度，噴出帶材的厚度20-30μm，非常薄，這樣的精度控制是通過(guò)噴嘴包下面的狹縫及輥?zhàn)扉g距的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

三、納米晶合金的制備方法

納米晶軟磁合金是非晶態(tài)帶材通過(guò)特殊的熱處理工藝實(shí)現(xiàn)的。首先把具有特定成分的非晶態(tài)帶材放進(jìn)熱處理爐里通過(guò)定向控制生成100納米以內(nèi)的晶粒，實(shí)際上形成的是非晶和納米晶的混合結(jié)構(gòu)。

四、納米晶合金的優(yōu)點(diǎn)

納米晶和鈷基非晶、鐵氧體相比，它具有飽和磁感高，可以減小磁性器件體積。磁導(dǎo)率高，損耗小，矯頑力小，可以降低磁性器件損耗，因此，納米晶合金是高頻電力電子應(yīng)用中的最佳軟磁材料。

五、納米晶合金的特性

當(dāng)前無(wú)線充電Qi標(biāo)準(zhǔn)的頻率在100-200k之間，在此頻率下，納米晶的磁導(dǎo)率和鈷基非晶的磁導(dǎo)率非常的接近，明顯高于鐵基非晶和鐵氧體，而損耗卻恰恰相反，明顯低于鐵基非晶和鐵氧體。

納米晶在溫度應(yīng)用方面也有優(yōu)勢(shì)，納米晶不僅在應(yīng)用溫度比鈷基非晶和鐵氧體都要寬外，在-40℃-120℃范圍內(nèi)，納米晶的穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于鐵氧體。

在磁性材料設(shè)計(jì)方面納米晶也具備明顯的優(yōu)勢(shì)，納米晶可以定向控制磁導(dǎo)率和抗飽和磁場(chǎng)。納米晶的磁導(dǎo)率可在1000-30000內(nèi)隨意可調(diào)。磁性材料的設(shè)計(jì)，要求在特定的工作電流下，不要達(dá)到磁飽和，一旦達(dá)到磁飽和，就會(huì)停止工作，納米晶可調(diào)抗飽和磁場(chǎng)可達(dá)30~350A/m，使得無(wú)線充電的應(yīng)用范圍更寬。無(wú)線充電用導(dǎo)磁片是定制化產(chǎn)品，每一個(gè)項(xiàng)目的要求都不同，從2015年至今，安泰已經(jīng)做了不下十余款量產(chǎn)產(chǎn)品，沒(méi)有一款性能要求是相同的，都需要特殊的設(shè)計(jì)和匹配。無(wú)線充電模組就好比是為手機(jī)精心設(shè)計(jì)的一把鎖，納米晶導(dǎo)磁片就好比是打開(kāi)這把鎖的鑰匙，一把鑰匙配一把鎖，納米晶可實(shí)現(xiàn)最佳匹配。

六、幾種

鐵基納米晶與鐵基非晶、鈷基非晶、鐵氧體之間的比較：

飽和磁通密度：鐵基納米晶除了比鐵基非晶略低一點(diǎn)外，明顯優(yōu)于鈷基非晶和鐵氧體；

在矯頑力、初始磁導(dǎo)率、飽和磁致伸縮系數(shù)、居里溫度、性能變化率等方面納米晶全面優(yōu)于其他材料，因此，納米晶是最佳的軟磁材料。

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