非晶态合金
变压器是配电系统和各种机电设备中广泛使用的器件。许多人都有这样的常识，就是变压器运行时会发热。这不仅造成电力损失 (每千克铁芯损耗约1.1瓦)，而且给安全运行增添麻烦。例如，不得不用油冷措施来给大型变压器“防暑降温”等。值得庆幸的是进入20世纪80年代以后，一种新型变压器已经投放市场。用来制作这种新型变压器铁芯的磁性材料就是非晶态合金。这种铁芯的电力损耗很小，仅为特级硅钢片铁芯的1/5—1/8，对于节电、节能意义极大。
变压器的用途非常广泛，特别是配电系统通常要经过4—6级变压，每级都有损失。据报导美国在输电过程中由变压器铁芯所造成的电力损失约占美国总发电量的2.5%，大容量输电变压器如能用非晶态合金代替硅钢片，每年便可降低输电成本达15亿美元。另据日本资料推算，日本每年由此可节约电力约60亿千瓦小时。
那么非晶态合金的奥妙是什么呢？ 关键就在 “非晶态” 这种结构上。当物质处于熔化状态时原子无规则运动，但冷却固化后各种物质，如金属或合金的原子会整齐有序地排列成一定的晶格形成 “晶体”。而氢氧化物之类则不然，例如二氧化硅(SiO2)，三氧化二硼 (B2O3) 等，它们的原子在冷却为固体后仍然保持杂乱无章的状态，俗称玻璃态。凡是原子不作整齐有序排列的固体状态统称 “非晶态”，即未结晶的意思。玻璃不过是非晶态的一种狭义的俗名。实际上不仅氧化物可形成非晶态，金属、合金半导体等均可以形成非晶态，只不过比氧化物要困难得多，需要采用特殊的工艺措施。自1994年首次制成非晶态合金起30多年来，已经研究成功将物质由气态、液态、固态转变为非晶态的方法，其中制备非晶态合金采用急冷凝固法，也叫玻璃化。常用的工艺措施是双辊轧法和单辊轧法。这两种方法的共同特点是把熔融的液体喷到高速旋转的钢质辊筒表面，以每秒100000℃以上的冷却速度骤然凝固，金属原子来不及整齐有序列排列就被强行固化，制成厚度约25微米的带状薄片。双辊轧法适于制造两面光滑的材料但辊筒面极易破损，制造宽幅材料也较困难。单辊轧法有利于制成宽幅材料，一般制成宽10—15厘米，长几百米的薄带。宏观上来看，非晶态材料不论在什么方向上结构都是均匀的，组成都是均质的。这与晶体大不一样，晶体中必然存在晶界、位错等不均匀区域； 也不可避免地出现偏折等现象导致组成不均匀。正因为存在这些差别才使非晶态合金量显示出一般金属或普通合金所无法比拟的特佳性能。在磁学性质上，由于各个方向的磁化作用相同而磁导率高、矫顽力小，是优良的软磁性物质，在电学性质上它的电阻率比普通金属要大10倍。此外，它的硬度高，韧性好，维氏硬度1000以上，拉伸强度超过30千克/毫米2; 而且耐腐蚀，即使放在盐酸中也不会损坏。可以说兼备了硅钢片、高强度钢，不锈钢的所有优点。为此使非晶态合金成为理想的磁性材料。
一个最具有吸引力的应用项目是用来制作需求量极大的变压器铁芯。当变压器运行时，相应于交流电的每一周期铁芯的磁化方向将反向2次，对于频率为50Hz的市电每秒钟即反向100次，由此就会造成磁滞损耗。另外，处于交变磁场中的铁磁质会产生涡流，引起涡流损耗。这些损耗的电力都以热能的形式发散出来引起变压器发热。若用非晶态合金来制作铁芯，则由于材料的矫顽力小使得磁滞损耗小，材料的电阻率高使得涡流减小，所以既省电又减少发热，一举两得。具体来说最适用于作变压器铁芯材料的是Fe78B13Si9及Fe81B13Si25C2非晶态合金。它们容易形成非晶态而且稳定性好，成本低，加工比较容易。区别是前者磁滞损耗小而后者磁通密度较大。
非晶态合金的另一项重要应用是制作磁头。例如收录机，电子计算机，磁性记测装置的传感磁头等，并且都已实用化，TDK公司制的磁头率先投入市场。索尼公司和东京电子化学工业公司也都推出了非晶态合金制的新产品。这些产品都运用了非晶态合金磁特性好和耐磨损两大优点。使用这种新型磁头的收录机音响效果远胜过现有产品，具有高保真度，特别是高频特性好，更加悦耳动听，使用寿命也明显延长。
此外，有些非晶态磁性薄膜如钆钴合金，铽铁合金等可用于制造磁泡存储器。这种存储器的重要特点是即使外电源断开以后存贮的信息仍然能保留住。特别适于装在便携式个人电子计算机上，非晶态磁性薄膜用于激光磁盘的研究也已取得了进展。
随着产量的不断提高和应用技术的开发，非晶态合金还可用来制造电动机的定子和转子，控制大脉冲电流用的无触点磁性开关及磁性分离器等。今后，作为一种经济效益高的新材料必将开发出更多的应用途径。