[发明专利]高饱和磁化强度铁基块体非晶态合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非晶态磁性材料领域，特别涉及一种目前国际上饱和磁化强度最大的铁基块体非晶态合金材料的制备方法。

背景技术

众所周知，自然界的材料按结构可以分为晶态和非晶态两大类，由于非晶态金属及合金具有独特的长程无序短程有序的结构，因此它具有晶态金属难以达到的高强度、高硬度、高延展性、良好的力学性能、优异的软磁性能及抗腐蚀性等特点。基于非晶合金具有这些良好的特性，其在航空，航天，精密机械，变压器，化工等各个领域得到了广泛的应用，在科学研究方面也具有重要的意义。所以，研究非晶态合金成为材料是物理领域前沿课题之一。

1960年，美国加州理工学院的Duwes教授发明用快淬工艺非晶态合金（Au₇₅Si₂₅）开始，在许多学者的研究下，非晶态合金的研制工作取得了突破性的进展，近年来，日本东北大学的Inoue，沈宝龙等人通过合理的合金成分设计和铜模铸造的方法开发了Zr基，Fe基，Pb基等十余种具有较强非晶形成能力多组元体系，并对这些非晶态合金的性能及用途做了大量深入的研究，使非晶态合金领域得到快速的发展。Fe基块体非晶态合金具有其优良的磁性能和相对低廉的价格而备受研究者的关注。但是，由于它具有相对低的饱和磁化强度，使这种材料实际应用受到到很大限制，截至目前，报道过铁基块体非晶的最大饱和磁化强度为1.64T。因此，制备出最高饱和磁化强度的铁基块体非晶态合金具有广泛的实际意义和用途。

发明内容

 本发明的目的在于提出一种目前最大饱和磁化强度的铁基非晶态合金材料的制备。

 本发明的目的是这样实现的：一种高饱和磁化强度铁基块体非晶态合金的制备方法包括如下步骤。

1.设定铁基块体非晶态合金成分：利用精密天平，按照设定的合金成分正确称量组成合金的元素。

2.母合金锭子的熔炼：取一根用HF酸和硝酸比例为3:1浸泡过，再用去离子水在超声波清洗过的外径为15 mm/壁厚1 mm的粗石英试管，将步骤1中称量的元素的原料放入该试管中，抽取真空至10Pa后，充入纯度为99%的氩气进行保护，调节火枪的可燃气体开关，使火枪的火焰温度逐步上升，直至样品完全熔化。并且在熔化过程中左右晃动石英管，以获得混合均匀的母合金锭子。

3.制备J形石英管：取一根用HF酸和硝酸比例为1:3浸泡过，再用去离子水在超声波清洗过的外径为15 mm/壁厚1 mm的粗石英试管，调节火枪的温度1400℃，将石英管放在火枪外焰并不断旋转石英管使它受热均匀至部分软化，然后迅速离开火焰，在空气中将石英管匀速拉成直径为1～2mm的细针并把针口用火枪封住，J形石英管是由一个外径为 15mm 的石英管与一个外径为 1～3mm，壁厚约0.1～0.3mm的薄壁细石英管相连构成。

4.母合金锭子的提纯：将步骤2中获得母合金锭子在熔融状态的无水B₂O₃和CaO之比为3:1的混合物中进行提纯，提纯时间为至少4h，提纯温度保持在1250℃，以减少合金样品中的杂质，并使其成分均匀；然后将氧化物净化技术处理后的合金样品取出，放入步骤3中制得的J形石英管中。

5、块体非晶的制备：首先通过三通阀将J形石英管与机械泵接通， 将它抽到约5Pa的真空度，然后通过三通阀将J形石英管与氩气瓶接通， 用氩气冲洗 J 形石英管，完成后再对 J 形石英管抽真空，然后再用氩气冲洗。如此反复三次，以确保J形石英管中的氧气绝大部分被排除。最后 J 形石英管中冲入略低于一个大气压的氩气，接着将石英管放入高温炉（高于合金的熔点低于石英管的熔点）中使石英管中将合金熔化，等到合金完全熔化时，然后用 1.5×10⁵Pa 的氩气将熔融的合金吹入 J 形石英管的细石英管中，并再利用高温炉对合金样品加热，以确保合金样品处于熔融状态，然后迅速将J形石英管插入盐水中，使熔融合金样品迅速冷却，从而得到铁基块体非晶态合金棒材。

本发明所述的铁基块体非晶合金材料具有以下显著的特点：利用添加类金属元素，通过合理的成分配比和上述制备方法，成功的制备出了目前饱和磁化强度最大的铁基块体磁性非晶合金。

附图说明

图1为制备样品的XRD图。

图2为制备样品的磁滞回线图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例1：