[发明专利]一种铁基非晶软磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非晶软磁材料技术领域，尤其涉及到一种兼具大的非晶形成能力和高饱和磁感应强度的铁基非晶软磁材料及其制备方法。

背景技术

软磁材料是指一种能够迅速响应外磁场变化，且具有低损耗，能获得高磁感应强度的材料。其主要特征有：较高的初始磁导率和较高的最大磁导率，较小的矫顽力，较高的饱和磁感应强度，较低的功率损耗，工作时稳定性好。软磁材料的发展经历了电工纯铁、硅钢材料、坡莫合金、铁氧体材料到非晶磁性合金的发展过程。虽然目前硅钢材料和铁氧体材料仍然占软磁材料的主要部分，但硅钢材料的铁损较大，而铁氧体材料的饱和磁感应强度较低。自20世纪70年代非晶软磁材料研发成功以来，其优越的软磁性能受到众多研究者的青睐。由于非晶态材料不存在位错和晶界所以其具有较高的磁导率、较低的矫顽力和优异的抗腐蚀能力；非晶态不具有晶粒结构，所以磁学上属于各向同性。电阻率小，所以即使在高频场合使用时，其材料的涡流损耗也较小；机械强度高且硬度高。目前已经取得应用的非晶磁性合金材料主要包括：过渡金属-类金属合金；过渡金属-金属合金；过渡金属-稀土金属合金。过渡金属主要是Fe、Co、Ni等，类金属主要是B、C、P、Si等，金属主要是Ti、Zr、Nb、Ta等，稀土金属主要是Gd、Tb、Dy、Nd等。其中由于Fe成本较低，所以目前有关Fe基非晶软磁材料的研究较为热门。虽然传统的Fe-Si-B其最大饱和磁感应强度能达到1.6T左右，但是其非晶形成能力较低。目前有关于铁基非晶软磁材料的研究主要通过调整组元结构和组元成分（改变现有组元成分，降低某些组元比例而升高另一些组元比例，或者加入新的组元）来改变其综合性能。但就已取得效果来看均不理想，在提高最大饱和磁感应强度时其非晶形成能力有所下降，或在提高非晶形成能力时其最大饱和磁感应强度又有所下降，不能二者兼顾。所以如何解决非晶形成能力和最大饱和磁感应强度这一对矛盾是现在亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种兼具大的非晶形成能力和高饱和磁感应强度的铁基非晶软磁材料，该非晶软磁合金材料同时兼具大的非晶形成能力和优异的软磁性能。

本发明的另一目的是提供该铁基非晶软磁材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种铁基非晶软磁材料，所述材料包括Fe、Si、B、Y四种元素，其分子式为Fe_aY_bSi_cB_d，其中a、b、c、d分别为对应的组元的原子百分比含量，a+b+c+d=100，且72≤a≤78，1≤b≤5，8≤c≤10，11≤d≤14。

较佳地，所述材料具体为Fe₇₇Y₁Si₉B₁₃或Fe₇₆Y₂Si₉B₁₃。

一种铁基非晶软磁材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照上述铁基非晶软磁材料的成分及原子百分比含量进行配料并称料待用；

步骤二：利用真空感应炉或真空电弧炉，在高纯惰性气体保护下熔炼制备Fe-B中间合金和/或Fe-Si中间合金；

步骤三：在惰性气体保护下采用真空感应炉或真空电弧炉将Fe-B中间合金和/或Fe-Si中间合金与其余纯原料按配比熔炼使成分均匀，制得母合金锭；

步骤四：将熔配好的母合金锭，利用单辊甩带机制备出不同厚度的条带试样，或在真空电弧炉中利用铜模吸铸或者吹铸制成其他形状的试样，即得到铁基非晶软磁材料。

较佳地，所述惰性气体为氩气，纯度大于99.99%、气压为0.2～1.2个标准大气压。

较佳地，所述步骤二中，所述Fe-B中间合金B为(7～11)wt.%，所述Fe-Si中间合金Si为(15～25)wt.%。

较佳地，所述步骤四中，所述单辊甩带机中铜辊辊面线速度为（20～40）m·s^-1，熔化温度为(1250～1350)℃。

较佳地，上述铁基非晶软磁材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：按照上述铁基非晶软磁材料的成分及原子百分比含量进行配料并称料待用；其中原料Fe、B、Si、Y的纯度均为99.9wt.%以上；