[发明专利]一种低成本且具有优异软磁性能的铁基非晶/纳米晶薄带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异软磁性能的新型FeCuSiBAl系非晶/纳米晶薄带，属于功能材料中软磁合金领域。 

背景技术

铁基非晶/纳米晶合金具有高磁感、高磁导率、低损耗、低成本等特点，可以替代Co基非晶合金、晶态坡莫合金和铁氧体，广泛应用于高频电力电子和电子信息领域。 

在传统的Fe-Si-B非晶合金中添加Cu、Nb并经过热处理制得的Finemet合金(Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉，Journal of Applied Physics.，1988，vols.64，P6044)在具有高饱和磁感应强度(Bs＝1.35T)的同时初始磁导率高达10万以上。但由于该合金中含有价格昂贵的Nb，增加了工业生产成本，且合金在熔融态时由于Nb的加入粘度增大，流动性差，降低了合金的非晶形成能力。因此，许多学者以Finemet合金为基础，通过调整合金组分及含量来达到性能的优化及成本的降低，如Yoshizawa公布的Fe₇₆Cu_0.6Nb_2.4Si₁₂B₉纳米晶合金在1kHz时有效磁导率高达1.7×10⁵，且饱和磁感应强度B₈₀₀保持在1.37T(Scripta Materialia，2001，vols.44，P1321)；Inoue等人去除Finemet合金中的Cu获得(Fe_0.75B_0.15Si_0.10)_100-xNb_x(x＝1，2，4)非晶合金，饱和磁感应强度Bs高达1.47～1.51T，矫顽力低至2.9～3.7A/m(Materials Transactions，2002，vols.43，P766)。另外，先后出现的Fe-Cu-V-Sn-Si-B、Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si，Ge)-(Nb，Mo，Gr)、Fe-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb，Ta，Mo，W)-B系非晶/纳米晶合金也表现出优良的软磁性能。但是，这些合金所含的Nb、Mo、W等元素价格昂贵，且成分复杂，提高了实际生产的成本与可操作性。因此，开发出价格低廉、成分简单且软磁性能优异的铁基非晶/纳米晶软磁合金有着重要的实际应用价值。目前尚没有利用廉价的Al元素完全取代昂贵的Nb元素，来改善Finemet合金软磁性能的公开报道。 

发明内容

本发明的目的旨在克服现有Finemet型合金工业生产中存在的不足和缺陷，提出一种组分配比合理，生产工艺简单，通过采用廉价的金属Al替代Finemet中价格昂贵的Nb来 降低生产成本并表现在优异软磁性能的新型铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法。 

一种低成本且具有优异软磁性能的铁基非晶/纳米晶薄带，具有以下原子百分比的组分： 

Cu   1.05～3％ 

Si   13.6～15％ 

B    9.05～12.5％ 

Al   0.1～10％ 

余量为Fe，各组分之和为100％。 

优选各组分的原子百分比为：1.05％Cu，13.6％Si，9.05％B，0.1％Al，其余为Fe。 

或者：3％Cu，15％Si，10％B，2％Al，其余为Fe。 

或者：1.05％Cu，13.6％Si，9.05％B，10％Al，其余为Fe。 

或者：2％Cu，14％Si，12.5％B，7％Al，其余为Fe。 

低成本且具有优异软磁性能的铁基非晶/纳米晶薄带的制备方法：按原子百分比计算并称量出各组分；在真空及保护性气氛条件下，熔炼制取Fe-Cu-Si-B-Al母合金；再在保护性气氛下感应熔融母合金，并喷射至铜辊上，急冷凝固形成非晶薄带；在真空条件下对非晶薄带进行退火，即可。 

所述的熔炼制取Fe-Cu-Si-B-Al母合金的具体步骤如下：将各组分放入真空中频感应熔炼炉中，抽真空至1×10^-3～1×10^-1Pa，充入氩气保护，氩气压力为0.01～0.1MPa，熔炼温度1600～2400℃，熔炼5～60分钟后随炉冷却；合金反复熔炼3～5次。