[其他]铁基非晶态合金在审

专利信息
申请号: 101987000000412 申请日: 1987-02-02
公开(公告)号: CN87100412B 公开(公告)日: 1988-05-11
发明(设计)人: 杨膺善;李志华;徐礼宇 申请(专利权)人: 冶金工业部钢铁研究总院
主分类号: 分类号:
代理公司: 冶金专利事务所 代理人: 刘海明
地址: 北京学院*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 非晶态合金
【说明书】:

本发明提供一种适于各种变压器和旋转电机铁心应用的,磁性极优良的铁基非晶态FeBSiC合金钢带,为此将合金中各成分的含量重新合理调配,使铁的含量低于80%(原子),同时尽量减少硅的含量,为的是增加硼的含量,并且使非晶化元素硼、硅和碳含量的总和大于20%(原子),铁、硼、硅和碳含量相加为100%(原子),从而致使合金钢带最终磁性大幅度提高,淬火急冷喷制钢带合格率明显提高,钢带表面质量明显改善。

本发明属于一种铁基非晶态合金,特别是一种高饱和磁化强度的,并具有极优良使用磁性能的,适于各种配电变压器、电源变压器和旋转电机等铁心用的铁基非晶态合金钢带。

自从非晶态金属磁性材料问世以来,铁基非晶态软磁合金受到了人们的极大注意。这种合金为带材,厚度一般为几十个微米,其制造方法也很简单,将按要求组分配制好的原材料,用通常的感应炉在一个下端有缝的坩埚中熔化,熔化后的钢液在一定气压下被喷吹到一个或两个高速旋转的冷却辊上,淬火急冷成带材。用这种淬火急冷方法制得的铁基Fe80B20非晶合金钢带,由于它具有很高的饱和磁化强度,4πMs为1.57-1.61忒斯拉,再加上钢带本身非晶状态的固有特点-铁心损耗是晶态材料的1/5-1/10,所以可以说这种铁基非晶态合金钢带的出现是各种变压器和旋转电机铁心材料的一大突破。但是由于Fe80B20非晶态合金钢带的晶化温度(Tx)和居里温度(To)都较低,带材的组织和磁性热稳定性就较差。同时这种高硼铁基带材的材质很脆、延展性和弯曲性也差,使用时成型困难,限制了钢带的实际使用。要改善上述性能、使这种磁性优良的非晶钢带投入实践使用,研究人员普遍认为除硼以外,同时向合金中添加几种类金属(非晶化元素),如硅、碳、磷、硫和铝等是一种有效的方法。为此西德专利(DE2915765,1979年)同时在铁中添加了硅、硼、碳、铝、磷等元素,但是添加的硅达到5-20(原子%,本文中以下都为原子百分数),用如此高的硅含量代替合金中的硼,甚至完全取代硼,对合金带材的磁性是有害的。因为任何类金属添加到铁中去都会降低合金在绝对零度时的饱和磁化强度Ms(O),而硅原子对铁的Ms(o)降低尤为严重,这是根据能带理论的刚带电子转移模型,每个硅原子可以提供两个电子填充到铁的能带中去,与硼比较硅就多提供一个填充电子,这样从对铁的原子磁矩的降低来看,硅的影响比硼大一倍,合金中硅的含量越高,影响也越大。另外硅的含量太高也会造成急冷喷制困难。美国专利(US4298409,1981年)同时在铁中添加硼、硅和碳形成FeBSiC非晶铁基合金钢带,合金中硅的含量并不多,而硼的含量却太低了,只为12.5-14.5,所以致使合金中非晶化元素总的含量不足,合金的晶化温度就较低,不利于最终退火时温度的提高,限制了钢带最终磁性的改善。同时该专利的合金中铁的含量都相当高,都控制在80以上,在非晶化元素不足的情况下,淬火急冷喷制钢带就较困难,钢带的合格率就会下降。

为了克服上述已有技术的铁点和不足,提供一种适于各种变压器和旋转电机铁心应用的,磁性极优良的铁基非晶FeBSiC合金钢带,将合金中各成分的含量调配得更合理,使铁的含量低于80,尽量减少硅的含量,来增加合金中硼的含量,并且使硼、硅和碳含量的总和大于20,铁、硼、硅和碳含量相加为100,从而达到致使合金钢带最终磁性大幅度提高,淬火急冷喷制钢带合格率明显增加,并钢带质量优异的目的。

本发明提供一种与已有技术相比具有低铁,低硅和高硼含量的FeBSiC高饱和磁化强度的铁基非晶态合金钢带。其制造方法与通常的非晶态软磁合金钢带的制造方法一样,将按要求成分配制好的原材料,用通常的感应电炉在一个下端有缝的坩埚中熔化,熔化后的钢液在一定的气压下被喷吹到一个或两个高速旋转的冷却辊上,淬火急冷成带材,最后将此带材在低于钢带的晶化温度Tx和居里温度Tc的尽量高的温度下,并具有外加磁场的条件下进行最终退火,消除钢带在喷制过程中形成的内应力和使钢中的原子对呈磁有序状态排列,发挥出合金的最佳磁性。

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