- 文献综述（或调研报告）：
引言：随着电子电力设备往高效、节能、小型化的方向发展，人们对更高性能的软磁材料的需求日益增加。传统的软磁材料硅钢虽然具有高的饱和磁感应强度，但是随频率提高其损耗迅速增大，导致电子设备严重发热，严重的可能使电子设备的失效。硅钢等金属基软磁材料的这种特性，使它们不适合在1kHz以上的频率下工作。FeSiBNbCu纳米晶因为有较小的矫顽力和磁芯损耗，高的磁导率和相对较高的饱和磁感应强度而脱颖而出。这样优异的综合软磁性能使得它备受青睐，加上制备带材工艺简单，加速了此类铁基纳米晶在电力电子领域的应用。
1、历史与发展
纳米晶软磁材料的出现和发展与非晶态软磁材料密切相关，当非晶软磁材料的发展及工业应用出现不足及瓶颈时，纳米晶软磁材料应运而生。这类材料具有典型的“三高三低”的特性，即高饱和磁感应强度（Bs）、高起始磁导率（mu;i）、高有效磁导率（mu;e）、低矫顽力（Hc）、低损耗（Ploss）、低成本。非晶在热力学上为亚稳相，通过退火等工艺处理可以得到纳米级的晶体相，这种由非晶基体及分布在基体上具有纳米级尺寸细小的晶粒所组成的一类新型软磁材料就是纳米晶软磁材料[1,2]。1988年，日本日立金属公司的Yoshizawa等[1]通过对非晶 FeSiBNbCu非晶合金进行热处理，得到在非晶基体上析出尺寸在10 nm左右的alpha;-Fe相，制备出世界上第一个纳米晶软磁合金，商品牌号为FINEMET。其性能兼具传统金属软磁材料高 Bs和非晶态软磁材料低Hc、高mu;e和低P等多项优点。纳米晶软磁材料可以满足各类电子设备向高效节能、集成化方面发展，而且制备工艺简单，成本较低，因而被称为“第三代软磁”材料。
经过三十多年的研究发展至今，纳米晶软磁材料主要有四个体系：FeSiBMCu（M=Nb、Mo、W、Ta 等）系FINEMET[1]合金、FeMB系（M=Zr、Hf、Nb 等）NANOPERM[3,4]合金、(Fe,Co)MBCu系（M=Zr、Hf、Nb 等）HITPERM[5]合金以及近年来研究热点FeSiBPCu系NANOMET[6]合金。
（1）FINEMET系合金
FINEMET合金典型代表成分为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9，Yoshizawa等[1]以FeSiB非晶合金为基础，在其中加入少量的Cu和Nb，制备得到FeSiBNbCu非晶合金，在初始晶化温度Tx1以上进行短时间真空退火，得到均匀分布在非晶基体上结构为bcc体心立方的纳米级晶粒的纳米晶合金，经分析检测该细小颗粒为alpha;-Fe(Si)相，晶粒尺寸在10 nm左右。典型的FINEMET合金性能如下：饱和磁感应强度Bs为1.24 T，矫顽力Hc为0.53 A/m，1 kHz下有效磁导率mu;e为100000，饱和磁致伸缩系数接近为零。FeSiBNbCu纳米晶软磁材料的问世，使其在高频电子电力领域获得巨大应用和广泛关注。
（2）NANOPERM系合金
继FINEMET合金之后，1990年日本阿尔卑斯电气公司Suzuki等人[3,4]开发出了FeMB和 FeMBCu (M=Zr、Hf、Ta)系，即NANOPERM系纳米晶合金，典型成分为Fe90Zr7B3，其晶化过程为：当温度加热到Tx1约为687℃时，合金为非晶、alpha;-Fe双相纳米晶结构；当加热到Tx2约为747℃时，此时结晶相主要为alpha;-Fe和硬磁相Fe3Zr相，同时有少量的未知相析出；当继续升温到877℃时，一部分Fe3Zr相分解为Fe2Zr相，同时伴随少量硼化物的析出[11]。与FINEMET 合金相比，高的Bs是其优势所在，但缺点是加工性较差，Zr元素的强活泼性使得制备过程相对严格的环境要求，比如需要Ar气保护等。
（3）HITPERM系合金
1998年，由美国卡内基·梅隆大学的Willard等人[5]在NANOPERM合金的基础上选用Co元素部分替代Fe而得到的(Fe, Co)MBCu(M=Zr、Hf、Nb等)系合金，商品牌号为HITPERM，典型成分为Fe44Co44Zr7B4Cu1。由于Co的添加，使得晶化相从bcc结构的alpha;-Fe变为alpha;-Fe（Co）。相对与前面两种合金成分，HITPERM合金具有更高的饱和磁感应强度(Bs=1.9-2.1 T)和更高的居里温度Tc，这使得它可以在高于550°C 的条件下使用，但同时不可忽视的是贵金属元素Co的添加使得成本增加同时降低了软磁性能，因而未能得到大规模的推广。
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