金属-金属型非晶态磁性合金 (Metal-metalamorphous magnetic alloy)

以过渡族金属铁、钴、镍等铁磁性元素为基(约90％(原子分数))，含约10％(原子分数)锆、铪或钛等金属元素的非晶态磁性合金。其中部分(≤10％(原子分数))铁、钴、镍可由其他金属元素或类金属硅、硼替代。这类合金通过熔体急冷和溅射沉积方法制得。

熔体急冷法金属-金属型合金   作为过渡族元素，通过与铜、镍、钴和铁这些过渡族元素组合，可以形成非晶相。但开始所得到的这类非晶合金仅局限于富铁区，它们均为无磁性的。20世纪80年代初，发现在含约lO％(原子分数)铁的铁锆、钴锆和镍锆的浅共晶区附近及在含10％(原子分数)铁的铁钴镍准三元系的很宽范围内，均可形成非晶单相。与其他合金系相比，由于此合金系含有大量铁磁性元素铁、钴、镍等，意味着这些合金是铁磁性的，有可能成为实用的软磁材料。这类合金在热处理之后可保持较好的韧性，性能稳定。但是所含金属元素如铪、钛、锆等容易氧化，故需要在真空中制备。

在(铁、钴、镍)₉₀锆₁₀合金系中，能形成非晶相的锆含量是十分窄的。加硼以后，可扩展这-成分范围。

作为优异的软磁合金，一般要求具有高的晶化温度Tx(衡量磁特性的热稳定性程度的-个重要判据)、低的磁致伸缩系数A。(磁特性对应力不敏感的-个重要条件)以及高的室温饱和磁化强度他。通常这些特性均属于非结构敏感的参数，它们取决于合金的成分而很少受工艺因素的影响。研究结果表明：(铁钴)锆，(铁镍)锆，(铁钴镍)锆，钴锆等合金系均具有较高的T，和坛。并且在过渡族金属钴-锆系合金中还得到了零磁致伸缩型的非晶合金，表1列出了几种非晶合金的某些特性，可以看出表1中合金均有较高的丁，和坛值。表2给出了零磁致伸缩的钴基金属-金属型合金的典型特性。表中钴锆合金具有与钴-类金属型非晶态磁性合金相当的优异低场磁特性。

对钴锆合金来说，它的磁矩n_B以类似于钴磷和钴硼系的方式随着锆含量的增加而单调地下降。因为钴锆系的居里温度Tc远离晶化温度Tx，所以它的Tc值很难测到。含11％锆(原子分数)的镍锆合金的n_B极小。铁锆系的n_B和Tc与成分的依赖关系显示出反常的行为，即n_B和Tc。值随锆含量的减小而单调地下降。对于(铁、钴、镍)₉₀锆₁₀系三元合金来说，富镍区的饱和磁化强度的变化与(铁，钴，镍)硅硼合金相似，而富铁区的行为完全不同，Fe₉₀ Zr₁₀合金的饱和磁化强度远低于铁-类金属型非晶磁性合金。这-数值由于镍或钴部分代替铁而有所增加，当含有20％～30％钴或镍(原子分数)时，饱和磁化强度显示出最大值。除上述反常特点外，富铁区Tc值随铁含量的增加而降低。这种锆含量固定的准三元铁钴镍系合金，富铁的过渡金属铬合金的磁致伸缩(λs)值随铁含量的增加而急剧下降。在(Fe_0.7CO_0.3)₉₀Zr₁₀附近得到的饱和磁感应强度B_s的最大值为1.67T，并且鼠随镍含量的增加而减少。零磁致伸缩成分位于(Co_0.88Ni_0.12)₉₀Zr₁₀附近，并随着镍含量的增加而移向富铁区。Co₉₀Zr₁₀非晶态磁性合金的T_x和M_s相当高，然而它的λs不为零(λs=3×10^-6)，若用其他元素(含量≤10％(原子分数))代替钴，则可获得优异的软磁性能(表2)。添加难熔金属将导致T_c的显著提高，而提高的程度按下列顺序依次增加：钒、铬、钼和钨。添加硅则显著降低T_x。铍、铝、镍和铁等元素可使T_x略有降低。锰使T_x略有提高。由此可知，钼和钨对改善合金的热稳定性是最有效的。难熔金属导致M_s的明显下降。当溶质含量增加时，所有类金属元素均可降低M_s，影响的强烈程度的顺序是：铝，硼，硅；镍稍微降低M_s；只有添加铁和锰才能使M_s略有增加。添加铁或锰可引起丸的增加，而硅却使九明显降低。随铍含量的增加，九非常缓慢地下降。而钴、铝、钒、钼、钨、镍和硼等元素的加入均使λs值线性下降并在10％溶质(原子分数)附近接近于零。由表2可见钴(钒，铬，钼或钨)锆非晶态磁性合金具有优异的软磁特性，在该系合金中加入少量的类金属硼、硅等可以得到更高的有效磁导率和更低的矫顽力。表2中所列的数据均是在适于获得最大的有效磁导率卢。和最低的矫顽力的温度下退火后测得的。零磁致伸缩钴锆基非晶合金的低场磁特性和饱和磁感应强度鼠几乎与以前的钴铁-类金属型非晶合金-样，但前者具有很高的晶化温度。磁致伸缩系数接近于零的钴钼镍锆系合金的B_s=1.14T，μ₁=(1kHz)=17000，H_c=1.4A/m。由此可知，此类合金也可成为高饱和磁通密度，高磁导率，高热稳定性的磁头铁芯材料。这对发展高记录密度的磁记录系统是很有意义的。

溅射沉积法金属-金属型非晶态磁性合金用溅射沉积法制备金属-金属型非晶态磁性合金膜的研究工作始于80年代初期。研究中涉及到的成分主要有钴钛、钴钽、钴铪、钴锆和钻铌等合金。研究中发现：钴铌系合金膜通过适当的退火处理，可以得到低的矫顽力，而且还兼有较高的耐蚀性和热稳定性。因此，金属-金属型非晶态合金膜作为软磁材料而用于磁头电流传感器以及高频变压器等磁性器件的前景是十分光明的。表3示出几种非晶态磁性合金膜的软磁特性。当然，应当在保证具有高饱和磁化强度的前提下，通过选择可以得到低磁致伸缩的成分以及控制磁感应各向异性的方法来获得实用软磁材料所需要的磁特性。