[发明专利]一种铁钴基韧性纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性功能材料领域，具体来说涉及一种铁钴基韧性纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

铁基非晶合金材料是一种新型的软磁材料，通过快速凝固在原子层次控制了液态金属的排列，使原子排列保持液态金属的长程无序状态。由于原子排列不规则、长程无序、没有晶粒晶界的存在，因而非晶软磁材料具有低损耗、极佳的机械性能、磁性能和抗腐蚀性等优点。

通过非晶合金演变纳米晶的可控性，得到了性能更加优异的非晶/纳米晶复合结构软磁材料。例如，通过对Fe-Si-B-Nb-Cu非晶合金适当的退火处理，Yoshizawa得到了非晶/纳米晶复合结构，即在非晶的基体中均匀分布着平均粒径约10纳米的晶体颗粒。他们发现，该合金系可以呈现出优异的软磁性能。以Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁合金为例，其矫顽力低至0.53A/m，磁导率高达100000，铁芯损耗低至280kW/m³。该合金系由于优异的软磁性能于1988年成功商业化，命名为FINEMET(Y.Yoshizawa,S.Oguma,K.Yamauchi.New Fe-based soft magnetic alloys composed of ultrafine grain structure.J.Appl.Phys.,64(1988)6044-6046.)。

在此之后，又有一大批新型纳米晶软磁合金相继问世。例如，Fe-M-B-Cu合金和Fe-Co-M-B-Cu合金(M＝Zr,Hf,Nb,Ta)于1991和1999年分别被商业化，命名为NANOPERM(K.Suzuki,M.Kikuchi,A.Makino,A.Inoue,T.Masumoto,Changesin Microstructure and Soft Magnetic-Properties of an Fe₈₆Zr₇B₆Cu₁Amorphous Alloy Upon Crystallization,Mater.Trans.,JIM,32(1991)961-968.)和HITPERM(M.A.Willard,M.Q.Huang,D.E.Laughlin,M.E.McHenry,J.O.Cross,V.G.Harris,C.Franchetti,Magnetic properties of HITPERM(Fe,Co)₈₈Zr₇B₄Cu₁magnets,J.Appl.Phys.,85(1999)4421-4423.)。NANOPERM较FINEMET有着更高的饱和磁感应强度，而HITPERM因Co的加入提高了居里温度，更适用于高温的应用场合。

近些年来，为了满足器件集成化的要求，人们致力于开发具有更高饱和磁感应强度的新型纳米晶合金成分。例如，2007年，Ohta等人在Fe-Si-B-Cu纳米晶合金系中获得了超过1.8T的高饱和磁感应强度(M.Ohta,Y.Yoshizawa,Magnetic properties of nanocrystalline Fe_82.65Cu_1.35Si_xB_16-x alloys(x＝0-7),Appl.Phys.Lett.,91(2007)062517.)，而随后的2009年，Makino等人开发的Fe_81.7Si₉B₇P₂Cu_0.3纳米晶合金饱和磁感应强度达到1.9T(A.Makino,H.Men,T.Kubota,K.Yubuta,A.Inoue,New ExcellentSoft Magnetic FeSiBPCu Nanocrystallized Alloys With High Bs of 1.9TFrom Nanohetero-Amorphous Phase,IEEE T.Magn.,45(2009)4302-4305.)，是目前所有纳米晶合金报道的最高值。

但是，与非晶合金不同，铁基纳米晶合金条带呈现弯折脆性(对折后断裂)，这是纳米晶材料所面临的最严重的问题。一直以来，人们希望找到克服这一问题的途径，但相关的成果却鲜有报道。

发明内容