[发明专利]一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金及其制备方法

权利要求书

1.一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金，其特征在于，M代表P、C、Si中的至少1种元素，其中Fe含量为20～30at.％，Co含量为20～30at.％，Ni含量为20～30at.％，M+B总含量为20～30at.％；当M中含有Si时，P含量为0～5at.％，C含量为0～5at.％，Si含量为5～10at.％，B含量为10～20at.％；当M不含Si时，P含量为5～12.5at.％，C含量为5～12.5at.％，B含量为5～12.5at.％。

2.根据权利要求1所述的一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金，其特征在于：该FeCoNiMB高熵块体非晶合金为Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Si_7.5B_17.5、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Si₁₀B₁₅、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₅C₄Si₆B₁₀、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₁₂C₈B₅或Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₁₀C₁₀B₅。

3.根据权利要求1或2所述的一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金，其特征在于：合金的饱和磁化强度为0.80～0.87T，矫顽力为1.1～3.4A/m，1kHz下有效磁导率为12500～19800，屈服强度为2817～3624MPa，塑性应变为0.3～3.1％。

4.权利要求1或2所述一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金的制备方法，其特征在于：

(1)采用纯度大于99.5wt％的Fe、Co、Ni、C、B、Si和Fe₃P按权利要求1或2所述成分进行称重配料；

(2)含P或C元素的合金采用中频或高频感应熔炼制备母合金锭，即将原料装入感应熔炼炉的坩埚内，在Ar气氛围中，采用中频感应熔炼或高频感应熔炼3遍，得到成分均匀的母合金锭；其他合金采用非自耗电弧炉制备母合金锭，即将原料装入自耗电弧炉的坩埚内，在Ar气氛围下进行熔炼，合金反复熔炼4遍，以保证成分均匀；

(3)将母合金锭破碎后装入石英管中，采用铜模喷铸工艺，即在Ar气氛围下，先通过感应熔炼加热母合金至熔化状态，而后利用高压气体将合金液体喷到高速旋转的铜辊上，以20～40m/s的速度甩带，制得宽约2mm、厚约15～50μm的合金条带；采用同样方法熔化母合金锭后利用高压气体将合金液体喷入铜模内，制得直径为1～1.5mm，长度约为50mm的高熵非晶合金棒材；

(4)检测合金样品的结构、热性能、磁性能和力学性能；合金结构由X射线衍射仪和高分辨透射电子显微镜表征；合金热性能由差示扫描量热仪评价；合金饱和磁化强度采振动样品磁强计测试，外加磁场最大为800kA/m；合金矫顽力由B-H回线测量仪测量；合金有效磁导率由阻抗分析仪测量，频率为1kHz；在磁性能测试前，合金需在低于玻璃转变温度100K下真空退火300秒以消除内应力；合金的强度和塑性变形能力通过万能试验机测试，样品直径1mm，高2mm，应变速率设定为5×10^-4s^-1。

5.权利要求3所述一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金的制备方法，其特征在于：

(1)采用纯度大于99.5wt％的Fe、Co、Ni、C、B、Si和Fe₃P按权利要求1或2所述成分进行称重配料；

(2)含P或C元素的合金采用中频或高频感应熔炼制备母合金锭，即将原料装入感应熔炼炉的坩埚内，在Ar气氛围中，采用中频感应熔炼或高频感应熔炼3遍，得到成分均匀的母合金锭；其他合金采用非自耗电弧炉制备母合金锭，即将原料装入自耗电弧炉的坩埚内，在Ar气氛围下进行熔炼，合金反复熔炼4遍，以保证成分均匀；

(3)将母合金锭破碎后装入石英管中，采用铜模喷铸工艺，即在Ar气氛围下，先通过感应熔炼加热母合金至熔化状态，而后利用高压气体将合金液体喷到高速旋转的铜辊上，以20～40m/s的速度甩带，制得宽约2mm、厚约15～50μm的合金条带；采用同样方法熔化母合金锭后利用高压气体将合金液体喷入铜模内，制得直径为1～1.5mm，长度约为50mm的高熵非晶合金棒材；

(4)检测合金样品的结构、热性能、磁性能和力学性能；合金结构由X射线衍射仪和高分辨透射电子显微镜表征；合金热性能由差示扫描量热仪评价；合金饱和磁化强度采振动样品磁强计测试，外加磁场最大为800kA/m；合金矫顽力由B-H回线测量仪测量；合金有效磁导率由阻抗分析仪测量，频率为1kHz；在磁性能测试前，合金需在低于玻璃转变温度100K下真空退火300秒以消除内应力；合金的强度和塑性变形能力通过万能试验机测试，样品直径1mm，高2mm，应变速率设定为5×10^-4s^-1。