[发明专利]一种非晶-纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种非晶‑纳米晶软磁合金及其制备方法，该软磁合金成分为Fe_aNi_bB_cSi_d，a、b、c、d均为原子百分比；其中，a：70‑78％，b：2‑12％，c：8‑14％，d：2‑6％，B和Si分别选自硼铁和硅铁；首先将原材料按照比例配比好，然后将其熔炼制成母合金，最后把母合金重熔后通过喷甩的方法制备成宽度约2mm、厚度约24μm的非晶‑纳米晶双相结构的合金条带，该系列合金条带属于软磁材料，其饱和磁化强度大于等于170emu/g，矫顽力小于等于20A/m。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种非晶-纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

1959年，加州理工学院的Duwez教授首次制备出真正意义上的非晶合金。之后，人们投入了极大热情和精力，成功制备出了一系列非晶合金。截止目前，大约共有2000多种非晶合金体系相继被开发。最近，单质Ta也被制备成非晶态。非晶合金不但加深了人们对非晶态物质的科学认识，而且展示出极大的工程应用潜力，因为非晶合金有诸多晶态合金无法比拟的优异性能，比如极高的弹性应变极限、屈服强度、硬度，良好的断裂韧性、抗腐蚀性、抗磨损性能和催化性，优异的软磁性能和热塑性成形性等。尽管如此，非晶合金由于玻璃形成能力有限致使其临界尺寸偏小，同时制备非晶合金须纯度极高的原材料和高真空环境，因此成本偏高，限制了大部分非晶合金体系的工业应用。

Fe基非晶合金条带是目前应用最为广泛的非晶合金，主要是由于其优良的软磁性能和低廉的原材料价格，同时可以在空气中生产，而且条带厚度一般小于30μm，因此基本不受玻璃形成能力的限制。 Fe基软磁非晶合金条带主要被用在电力及电子行业的磁性元器件中，比如变压器、电感器等，市场前景巨大。目前市场上最为常用的Fe 基软磁条带为1K101和1K107，其化学成分为Fe78B13Si9(at.％)和 Fe73.5B9Si13.5Nb3Cu1(at.％)。由于1K107是非晶-纳米晶双相结构，析出的纳米晶颗粒和非晶基体有着很强的耦合作用，而这种耦合作用在单相非晶态的1K101中是不存在的，使得1K107的综合磁性能要比1K101更优异，因此在市场上有更高的认可度。然而，首先1K107 中含有Nb，因此原材料成本偏高；其次，1K107中纳米晶颗粒是通过对非晶条带进行的退火得到的，即1K107的制备为两步，先得到单相非晶条带，然后对其进行退火析出纳米晶，因此工艺流程长，生产效率低，同时退火过程也增加了耗能；最后，退火工艺脆化了 1K107，条带极易碎裂，给切割、卷绕造成很大困难，降低了产品良率。

目前中国专利CN102610348B公开了一种铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法，通过调幅分解在快速凝固过程中直接形成纳米晶，该铁基纳米晶软磁合金材料的通式为Fe100-b-c-d-eCubAcBdCe，具体化学成份为(原子％)：b＝0.3-3％，c＝2-8％，d＝10-15％，e＝ 2-15％，其中A为Cr、V、Mo、W、Ta、Nb中的至少一种元素，B 为Si、P中的至少一种元素，C为C、B中的至少一种元素。

但现有的非晶-纳米晶软磁合金制备方法还存在生产成本高，能耗大，软磁性能弱的缺陷。

发明内容

如上文所述，Fe基软磁条带1K107的主要问题为：1，原材料成本偏高；2，生产工艺流程长、效率低，能耗高；3，退火工艺脆化了条带，增加了加工难度，降低了产品的合格率。针对这些问题，本发明利用工业纯度的原材料Fe、Ni、中间合金Fe-Si和Fe-B，原位制备出一系列Fe基非晶-纳米晶软磁条带合金。该系列合金不但磁性能优良，而且韧性极好，基本上解决了上述问题，成功实现了低成本、低能耗、高效率和高性能，有着比1K107更为广阔的市场前景。

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种非晶- 纳米晶软磁合金及其制备方法，有效的弥补了现有非晶-纳米晶软磁合金的制备方法存在的生产成本高，能耗大，软磁性能弱的缺陷。