[发明专利]高饱和磁感应强度低成本铁基纳米晶软磁合金

权利要求书

1.一种铁基纳米晶软磁合金，其特征在于合金组成满足关系式：Fe_aB_bC_cM_dCu_e，式中M为选自Si、Al、Cr和Mn中的一种或多种，下标a、b、c、d、e分别表示各对应合金元素的原子百分比，并且满足以下条件：78≤a≤88；4≤b≤16；3≤c≤10；0≤d≤8；0.3≤e≤1.5；a+b+c+d+e＝100，所述铁基纳米晶合金由非晶基体相和纳米晶相组成。

2.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于M为Si和选自Al、Cr和Mn中的一种或者多种，优选的M为Si。

3.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中Fe的原子百分比优选为80≤a≤87，更优选为82≤a≤86。

4.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中B的原子百分比优选为6≤b≤12，更优选为7≤b≤10。

5.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中C的原子百分比优选为2≤c≤8，更优选为3≤c≤6。

6.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中M的原子百分比优选为d≤5，更优选为d≤3。

7.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中Cu的原子百分比优选为0.3≤e≤1.3，更优选为0.5≤e≤1.3。

8.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中所述纳米晶相为体心立方结构的α-Fe(Si)纳米晶相。

9.根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其中所述纳米晶相的晶粒尺寸介于5-30nm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的铁基纳米晶软磁合金，其中该合金的饱和磁感应强度为1.7-1.9T，优选为1.73-1.83T；矫顽力为4-17A/m，优选为4.5-16.5A/m。

11.根据权利要求1-10任一项所述的铁基纳米晶软磁合金，其中该合金在1.0T，50Hz、400Hz和1kHz条件下的损耗分别为0.27-0.51W/kg、3.6-6.9W/kg和11.3-20.3W/kg。

12.一种高饱和磁感应强度低成本铁基纳米晶软磁合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将合金组分中的Fe、B、C、M和Cu元素按合金组成关系式Fe_aB_bC_cM_dCu_e进行配料，式中M为Si、Al、Cr、Mn中的一种或多种，下标a、b、c、d、e分别表示各对应合金元素的原子百分比，并且满足以下条件：78≤a≤88；4≤b≤16；3≤c≤10；0≤d≤8；0.3≤e≤1.5；a+b+c+d+e＝100；

(2)将所述合金原料置于熔炼装置内熔炼，由此得到合金锭；

(3)将得到的合金锭进行破碎；

(4)将破碎后的合金锭装入底部留有喷嘴的石英管中，通过单辊急冷法制备连续的非晶合金；

(5)将所述非晶合金装入热处理炉中进行热处理，而后淬火冷却至室温，得到所述铁基纳米晶软磁合金，所述铁基纳米晶合金由非晶基体相以及纳米晶相组成。

13.根据权利要求12的制备方法，其中在步骤(1)中，各原料的纯度均大于99％，C以铁碳合金的形式加入，该铁碳合金中C的质量百分含量为4.0-4.6％。

14.根据权利要求12的制备方法，其中在步骤(2)中，熔炼是在惰性气体保护气氛下进行的电弧熔炼或感应熔炼。

15.根据权利要求12的制备方法，其中在采用电弧熔炼时，将所述合金原料放入电弧熔炼炉的水冷铜坩埚内，抽真空至低于1.0×10^-2Pa，然后充入惰性气体至气压为200-800mbar，优选500-700mbar，熔化后保温1-2分钟，然后随炉冷却至凝固。

16.根据权利要求15的制备方法，其中重复电弧熔炼步骤3-5次，得到成分均匀的合金锭。