什么是纳米晶？非晶是如何制备的？

一、什么是纳米晶？

首先要知道什么是非晶。金属在制备的过程中，从液态到固态是个自然冷却慢慢凝固的过程。这个过程中原子会自行重新有规则的排列，这时形成的结构就是晶体，实际上是多晶的结构。如果在它的凝固过程中，用一个超快的冷却速度冷却，这个时候原子在杂乱无序的状态，还来不及重新排列就会瞬间被冻结，这时候形成的结构就是非晶态。纳米晶是在非晶态的基础上，通过特殊的热处理，让它形成晶核并长大，但要控制晶粒大小在纳米级别，不要形成完全的晶体，这时形成的结构就是纳米晶。

二、非晶是如何制备的？

非晶的制备过程原理非常简单，就是将母合金融化后，通过喷嘴包喷射在一个高速旋转的冷却辊上，瞬间冷却形成像纸一样薄薄的带子，但是整个工艺实现起来难度非常大，它有几个特点：

高温，液态合金的温度基本在1400℃~1500℃，瞬间凝固到接近室温，需要极高的冷却速度，冷却速度达到了每秒百万度的级别。

高速，除了冷却速度快外，就是喷带的速度也非常快，30m/s，这就好比一颗子弹刚刚飞出去的速度，而要把接近子弹速度的物体抓住是非常困难的。在1988年的时候，钢研就实现了重大技术突破，带材喷出的瞬间就被抓住，并实现了在线自动卷取，这项技术突破上了当年中国的十大科技新闻。

高精度，喷出带材的厚度20-30μm，非常薄，这样的精度控制是通过喷嘴包下面的狭缝及辊嘴间距的设计实现的。

三、纳米晶合金的制备方法

纳米晶软磁合金是非晶态带材通过特殊的热处理工艺实现的。首先把具有特定成分的非晶态带材放进热处理炉里通过定向控制生成100纳米以内的晶粒，实际上形成的是非晶和纳米晶的混合结构。

四、纳米晶合金的优点

纳米晶和钴基非晶、铁氧体相比，它具有饱和磁感高，可以减小磁性器件体积。磁导率高，损耗小，矫顽力小，可以降低磁性器件损耗，因此，纳米晶合金是高频电力电子应用中的最佳软磁材料。

五、纳米晶合金的特性

当前无线充电Qi标准的频率在100-200k之间，在此频率下，纳米晶的磁导率和钴基非晶的磁导率非常的接近，明显高于铁基非晶和铁氧体，而损耗却恰恰相反，明显低于铁基非晶和铁氧体。

纳米晶在温度应用方面也有优势，纳米晶不仅在应用温度比钴基非晶和铁氧体都要宽外，在-40℃-120℃范围内，纳米晶的稳定性也明显优于铁氧体。

在磁性材料设计方面纳米晶也具备明显的优势，纳米晶可以定向控制磁导率和抗饱和磁场。纳米晶的磁导率可在1000-30000内随意可调。磁性材料的设计，要求在特定的工作电流下，不要达到磁饱和，一旦达到磁饱和，就会停止工作，纳米晶可调抗饱和磁场可达30~350A/m，使得无线充电的应用范围更宽。无线充电用导磁片是定制化产品，每一个项目的要求都不同，从2015年至今，安泰已经做了不下十余款量产产品，没有一款性能要求是相同的，都需要特殊的设计和匹配。无线充电模组就好比是为手机精心设计的一把锁，纳米晶导磁片就好比是打开这把锁的钥匙，一把钥匙配一把锁，纳米晶可实现最佳匹配。

六、几种

铁基纳米晶与铁基非晶、钴基非晶、铁氧体之间的比较：

饱和磁通密度：铁基纳米晶除了比铁基非晶略低一点外，明显优于钴基非晶和铁氧体；

在矫顽力、初始磁导率、饱和磁致伸缩系数、居里温度、性能变化率等方面纳米晶全面优于其他材料，因此，纳米晶是最佳的软磁材料。

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