[发明专利]铁基软磁非晶钢及其应用

说明书

本发明涉及一种铁基软磁非晶钢，由Fe_aC_bSi_cMn_dP_eS_fCr_gAl _hNiiBj和不可避免的杂质组成，以原子百分比计，其中a为74～80，b为0.02～0.06，c为9.10～11，d为0～0.25，e为0.1～0.2，f为0～0.05，g为0～1.6，h为0.03～0.07，i为0～1，j为11.10～13，a+b+c+d+e+f+g+h+i+j=100。该合金材料具有高的饱和磁感应强度B_s（最高为1.7T）、高的有效磁导率μ_e（在1kHz时最高为14401）和高频稳定性、低的矫顽力H_c（最低为1.405A/m），且其成型性好、制备工艺条件宽松、生产成本低廉。

技术领域

本发明属于非晶合金技术领域，具体涉及一种可由低成本的多组元低合金钢为基础合金及其应用，通过添加类金属元素、去除部分合金元素或添加工业纯铁的方式开发了性能（高μ_e、低H_c、高的B_s）优异的新型铁基软磁非晶钢,该铁基软磁非晶钢属于铁基非晶合金的范畴。

背景技术

在我国，非晶材料属于新材料产业“十二五”和“十三五”规划的国家重点新产品，具有绿色节能的显著特点。与传统钢材相比，非晶钢因其优异的物理和化学性能引起了广大科研人员及企业人员的加倍关注。2003年美国S.Joseph Poon等首次提出“无磁性非晶钢合金”的概念，报道了Fe-Mo-(B，C) 系和 Fe-Zr-B 系无磁性非晶钢合金，其最大尺寸达4mm (S.Joseph Poon, et al. Appl Phys Lett，2003，83 (6)：1131～1133)。

2004年美国的V. Ponnambalam通过稀土的进一步微合金化，研发了铁基块体无磁非晶钢FeCrMo(Y, Ln)CB(Ln为镧系元素)，其中直径在1.5～12 mm的圆柱形棒材实现了铁基块体非晶尺寸上的一个重大突破(V.Ponnambalam, et al. J Mater Res，2004，19(5)：1320～1323)。

2004年吕昭平等也提出了结构非晶钢的概念，采用传统吸铸的方法制备了块体无磁性非晶钢合金FeCrCoMoMnCBY系，其直径达到12 mm的圆柱形棒材且具有优异的力学性能，但是该合金系也没有磁性，限制了其工业的应用（Lu Z P, et al. Phys Rev Lett，2004，92(24)：245503-1～245503-4）。

2005年，我国哈尔滨工业大学的沈军等通过在12 mm的非晶成分的基础上用少量的原子比为7% Co元素替换合金中的一部分Fe元素，制备出目前世界上最大的16 mm的块体非晶钢合金FeCoCrMoCBY系（Shen J, et al. Appl Phys Lett，2005，86：1519071～151907-3）。

然而，这些具有高玻璃形成能力的铁基块体非晶钢合金不仅要使用高纯度元素(至少99.9%)和稀土或镧系元素，而且还需在较高的真空条件下才能制备，这些因素造成了高额的生产成本和繁琐的加工工艺，从而限制了此种非晶亚稳态材料的工业应用。因此，降低成本和复杂的工艺来制备铁基块体非晶钢合金，从而达到工业化生产和应用是人们所追求的。