[发明专利]铁基非晶合金磁性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非晶态磁性材料领域，特别涉及一种铁基非晶合金磁性材料及其制备方法。

背景技术

自然界的材料按结构分类，大致可以分为两大类：晶态和非晶态。非晶合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，故也称为金属玻璃(Bulk Metal Glass)。由于非晶态金属及合金具有独特的长程无序结构，因此它具有区别于晶态金属的独特的物理、化学和力学性能。如高的强度和断裂韧性、优良的耐腐蚀性、优异的磁性能，能获得高的、正或负的磁致伸缩系数。基于非晶合金良好的特性，使其在航空、航天、信息与电子、精密机械和化工等领域和行业中都获得了广泛的应用，在科学研究及应用方面也具有重要意义，因此非晶合金的研究成为材料和物理领域的前沿课题之一。

非晶合金作为新材料出现于1934年，由德国科学家克雷默(Kramer)用蒸发沉积方法获得非晶合金薄膜。真正的非晶历史是从1960年美国加州理工学院的P.Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态合金(Au₇₅Si₂₅)开始的，使人工合成玻璃的范围扩大到了金属体系，但是其临界冷却速率(Rc)必须要在10⁶K/s以上才能形成非晶，较高的冷却速率使得非晶合金只能以低维尺寸和形状出现，如薄带状、丝状、或者粉末。1969年Pond和Maddin用轧辊法成功制备出具有一定长度的连续非晶合金的条带，这一技术为大规模生产非晶合金创造了条件。同年，陈鹤寿等采用快冷连铸轧辊法(冷却速度＞10⁵K/s)一次做出了供实验研究的非晶薄带，厚约30μm，宽几毫米，长达几十米，为非晶合金的大规模生产奠定了基础。

经过近几十年来长期不懈的努力，国内外科研工作者现已开发制备出Fe基、Ni基、Zr基、Cu基、Mg基、Co基、Ti基、稀土基等块体非晶合金体系。其中Fe基非晶合金因其独特的磁性能、高的强度、优良的耐腐蚀性能和相对低廉的价格而特别受到关注，制备高玻璃形成能力和优良磁性能的铁基大块非晶合金将具有广泛的实际意义和用途。然而，作为一种潜在的功能材料，现有已开发的Fe基非晶合金体系还不同时拥有强的非晶形成能力和优良的软磁性能，特别是对Fe基非晶合金的磁致伸缩性能的研究，几乎还是一片空白。因此，开发和研制一种兼具优良磁性能、磁致伸缩性能和强非晶形成能力的Fe基非晶合金体系具有重要的工业应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种铁基非晶合金磁性材料及其制备方法。

铁基非晶合金磁性材料的化学分子式为：(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w，式中的x，y，z，w为原子百分数：60≤x≤75，5≤y≤25，20≤z≤25，0≤w≤10，0≤a≤10，且x+y+z+w＝100。

所述铁基非晶合金磁性材料的组成元素Fe、Co、Dy或Si的原料纯度为99.5％～99.9％。铁基非晶合金磁性材料具有41K～60K的宽的过冷液相区。基非晶合金磁性材料具有高的饱和磁化强度M_s＝83.73emu/g～108.24emu/g，低的矫顽力H_ci＝0.510e～0.30Oe。

铁基非晶合金磁性材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将工业纯金属原料Fe、Co、Dy、Si和FeB合金，按(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w非晶合金成分以原子百分含量称量配料，将称得的目标成分原料放入真空高频感应熔炼炉中，抽真空至4×10^-3Pa，充入高纯氩气保护气体，调节电流至20～35A，将合金反复熔炼5～8次获得成分均匀的(Fe_100-aCo_a)_x-Dy_y-B_z-Si_w母合金锭子；