精密合金 (precision alloy)

具有特殊物理性的-类合金材料。精密合金-词来源于前苏联，近些年，我国也称为金属功能材料，通常包括磁性合金，弹性合金，热膨胀合金，精密电阻合金，热双金属，形状记忆合金，减振合金等。磁性合金是型号规格很多，加工成型工艺复杂，应用范围广泛。发展最快的领域包括软磁合金，永磁合金。半硬磁合金，磁致伸缩合金，磁记录材料非晶态磁性合金等(见磁性合金)。精密合金主要用作遥控、遥测、传感系统的中枢元器件，起到接受、传递、存储、转换信息和能量的作用。它也是电力电子、通信、计算机，仪器仪表、能源交通等国民经济重要部门以及航空航天、舰艇、导弹、雷达等重要军事装备应用的关键材料。

简史  精密合金已有一百多年的发展史。1884年英国韦斯顿(E.Weston)发现锰铜电阻系数很低的电阻合金。1895年贝努瓦(J.R.Benoit)和1896年纪尧姆(C.E.Guillaume)分别发现Ni22Cr和FeNi36热膨胀系数较低的热膨胀合金。1898年哈德菲尔特(R.A.Hadfield)对硅钢进行研究，并发表了FeSi₄软磁合金。1913年厄尔门(G.w.Elmen)发现了铁镍合金，镍含量30％～90％，具有很高的磁导率，成为软磁合金-重要领域。(见坡莫合金)。1930年到1940年10年间，先后出现了铁镍铝基永磁合金；具有高饱和磁感强度的铁钴合金；高电阻率的铁硅铝合金；接近于玻璃热膨胀系数的FeNi29C018热膨胀合金；高膨胀率MnNiCu合金。由于高膨胀和低膨胀合金的出现，极大地提高热双金属的热敏感性能。美国Armco钢公司开始生产(110)[001]冷轧取向硅钢。这个时期是精密合金领域蓬勃发展时期，对世界西方发达国家的经济发展起到重要推动作用。60年代初出现稀土钴永磁合金。1983年日本佐川真人(Sagawa)等发明了NdFeB衍土永磁合金，称第三代稀土永磁。1968年日本新日铁公司发展并生产了高磁感(Hi-B)冷轧取向硅钢。1967年首次制备出非晶软磁合金FePC以来，已逐步形成铁基、钴基、FeNi基和FeCoNi基非晶软磁合金。

中国50年代中后期，着手精密合金研究和建设生产基地。1958年冶金部钢铁研究院建立了精密合金研究室，后改为精密合金研究部。1959年大连钢厂建立精密合金研究所，随后，上海钢铁研究所、北京冶金研究所、天津冶金材料研究所、重庆特钢厂精密合金研究所相继建立。1965年建立陕西钢铁研究所。至此，我国已建成了精密合金研究、开发、生产完整的体系，先后对软磁合金、永磁合金、弹性合金、热膨胀合金、电阻合金和热双金属进行研究和生产。1976年开始研究非晶态合金，1984年研究第三代稀土永磁合金。非晶合金和稀土永磁合金在我国已大量生产。90年代后，随着电子产品和信息产业的发展，精密合金出现-些新的领域。

特点  由于精密合金固有的特性和广泛的应用，决定它具有下列特点。

(1)品种规格多，形状差异大。据统计，精密合金材料现有400个牌号，品种规格达数干种，成品规格包括带、板、棒、丝、管、块状、粉末、薄膜等，可以生产直径十0.003mm超细丝，厚度0.002mm超薄带，直径0.3mm壁厚0.1mm超细管，粒度为6nm的超细粉。

(2)具有不同的制造和成形工艺。精密合金通常采用锻造-热轧-冷轧(拉拔)-去油-热处理工艺，根据合金固有特性，还有铸造成形工艺(见铝镍钻系永磁合金)，熔融合金急冷工艺(见非晶态磁性合金)，粉末粘结成形工艺(见粘结稀土永磁体)，粉末冶金工艺(制粉、压形、烧结)(见稀土永磁合金)。

(3)采用物理特性、术语及定义颇多。在精密合金材料中每个领域都有特定标准，采用-些物理参数及技术特性来衡量某种合金或某-牌号的优劣。规范化的定义、术语和物理特性，磁性合金200条，弹性合金45条，膨胀合金13条，热双金属15条，电阻合金15条(参见吴建伟.特殊合金标准汇编，中国标准出版社，北京，1997)。这些规范化的定义、术语和物理特性是从事研究、开发、生产及用户衡量合金好坏的重要依据。

(4)技术密集，更新换代快。精密合金要求成分准确，纯度很高，成品尺寸精确，织构控制严格。其制造采用纯净的原材料，经真空炉冶炼，有些合金需要二次提纯，严格控制制造工艺环节，这样，才能获得合格产品。在精密合金中产量最大的电工钢，其制造工艺和所需设备复杂，是衡量-个国家冶金钢铁企业制造技术水平的重要标志(见电工钢)。由于世界各国在大力发展高新技术和信息产业，促使精密合金更新换代加快，自1965年以来，磁记录密度平均每隔2.4年记录密度增加2倍。稀土永磁三代产品从发明到产品化的周期越来越短，第一代SmCo₅从发明到规模生产需11年时间，第二代Sm₂(CoFe)₁₇，需9年时间，第三代NdFeB仅需3年时间。

应用  精密合金在电子电讯、仪器仪表、国防军工、能源交通、机电家电等方面具有广泛的应用。表中列出精密合金各领域主要应用。

展望  精密合金在世界发展迅速，平均每年都以大于10％的增长速度增长，以NdFeB稀土永磁合金为例，1984年世界总产量为32t，1990年增长到1500t，1998年已猛增到8000t。，其中，我国生产3500t左右。粘结永磁体以后将有很大发展潜力，目前的永磁粉绝大部分是制造各向同性的粘结磁体，通过热压磁体或热塑变形可制成各向异性粘结磁体。氢化-歧化-脱氢-重组工艺可以直接获得高矫顽力各向异性磁粉，已引起广泛重视。近些年来不断开发新的材料，其中贮氢合金研究、开发、生产进展显著，作为镍氢电池负极的贮氢材料，在日本已年产5000～6000t。我国镍氢电池处于发展时期，贮氢合金的需量将会大增，新牌号新工艺将会出现，性能也将不断地提高。此外，梯度功能材料、吸波材料、金属基功能复合材料、生物工程功能材料、磁性液体等研究、开发、应用取得进展，有着广阔494的发展前景。精密合金根据应用的要求，单-物理性能和技术指标已不能满足实际的需要，必须提高合金的综合性能，如力学性能、耐热性能、耐蚀性能和抗老化性能等。