非晶態(tài)軟磁合金具有高飽和磁感應(yīng)強度、高電阻率、低矯頑力、而鐵芯損耗僅為硅鋼的1/5~1/3，因而自出現(xiàn)以來得到了迅速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各種電力電子器件中。但是由于非晶態(tài)處于熱力學(xué)上的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用時容易發(fā)生晶化并析出粗大的晶體相，使其矯頑力急劇增大，因而限制了它的應(yīng)用。

上世紀(jì)末研究發(fā)現(xiàn)，通過加入某些合金元素并結(jié)合適當(dāng)?shù)木Щ嘶鸸に嚨玫揭环N在非晶基體上均勻分布著細(xì)小的納米顆粒的特殊結(jié)構(gòu)，即非晶納米晶合金，這種合金不僅具有高磁感、高磁導(dǎo)率和低損耗的優(yōu)異磁性能，而且穩(wěn)定性提高，制備工藝簡單、成本低廉，大大拓寬了這類新型軟磁材料的應(yīng)用前景。

Fe基納米晶軟磁合金的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能與其成分密切相關(guān)，因此，其成分設(shè)計和控制非常重要。納米晶軟磁合金一般包含以下四類元素:

（1）與磁性相關(guān)的金屬，如Fe、Co、Ni，他們是磁性合金基本組成元素，而且為了使合金飽和磁化強度達到一個較大值，它們的含量要盡可能大；值得注意的是，Co部分取代合金中的Fe后，會形成具有體心立方結(jié)構(gòu)的α-(FeCo)Si相，這種結(jié)構(gòu)的納米晶具有高的磁矩和居里溫度，使合金具有優(yōu)異的高溫磁性能。

（2）提高非晶形成能力和熱穩(wěn)定性的類金屬，如Si、B、P，其中最重要的是B。B作為非晶形成元素，能夠擴大Fe基非晶合金的非晶形成范圍，穩(wěn)定非晶相，降低晶化體積分?jǐn)?shù)和納米晶平均顆粒尺寸，而且B的加入還能提高合金的居里溫度。P也是提高非晶形成能力的一種元素。近幾年研究表明，因為P價格比B低，用P部分替代B可以降低合金成本，而且在制備過程中，由于P的熔點低，可以降低合金熔煉過程中能量損耗。

（3）為納米晶形核提供位置的貴金屬，如Cu、Ag和Au等。Cu是納米晶形成的關(guān)鍵元素。在晶化過程中，Cu首先析出，為納米晶α-Fe(Si)形核提供位置，隨后α-Fe(Si)相周圍的富Cu區(qū)阻礙α-Fe(Si)晶粒進一步長大。

（4）提高非晶形成能力并阻礙納米晶長大的過渡金屬，如Nb、Zr、V、Ta等。Nb也是納米晶合金形成的關(guān)鍵元素，Nb的加入不但提高了合金非晶形成能力，而且由于Nb原子半徑較大，擴散緩慢，在納米晶形成過程中能夠抑制晶粒的長大，減小晶粒尺寸。用V部分替代Nb，雖然磁導(dǎo)率略有降低、但可以有效改善其淬態(tài)的韌性和延展性，合金可對折而不至脆斷。

研究表明，在Fe-Nb-B合金中同時加入P和Cu時對組織結(jié)構(gòu)和磁性能有明顯的影響。試驗顯示，只加入其中一種元素時對軟磁性能的提高并不明顯，但是同時加入1at%P和0.1at%Cu能顯著提高晶化后合金的軟磁性能，這是因為P和Cu的同時加入使α-Fe的晶粒尺寸從40~50nm降低到2nm以下。從目前研究成果看，F(xiàn)e-Si-B-P-Cu合金體系不僅具有優(yōu)異的磁性能，而且成本低，在工業(yè)生產(chǎn)中具有很大的經(jīng)濟優(yōu)勢。(一員)