[发明专利]一种高磁感氮耦合铁基非晶纳米晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高磁感氮耦合铁基非晶纳米晶合金及其制备方法，该方法包括：(1)将含氮原料进行熔炼得到氮耦合铁基合金铸锭；(2)将得到的氮耦合铁基合金铸锭破碎、重熔后，采用快速急冷制备技术制备得到完全非晶态的氮耦合铁基非晶合金；(3)将得到的完全非晶态的氮耦合铁基非晶合金依次进行二段退火和回火得到高磁感氮耦合铁基非晶纳米晶合金，所述的二段退火的第一段退火的温度比第一晶化开始温度低20～50℃，第二段退火的温度介于第一晶化开始温度和第二晶化开始温度之间。上述方法提高了铁基非晶纳米晶合金的饱和磁感应强度，同时也提高了铁基非晶纳米晶软磁合金在复杂、恶劣的环境中的服役性能。

技术领域

本发明涉及磁电功能材料领域，具体涉及一种高磁感氮耦合铁基非晶纳米晶合金及其制备方法。

背景技术

随着电子电力行业的发展，迫切需要开发一种高饱和磁感应强度的合金材料。铁基非晶纳米晶合金具有矫顽力低、有效磁导率高、铁损低等优点，且成本低廉、生产工艺简单，近年来受到广泛的关注。

公告号为CN 101796207 B的专利说明书公开了一种可加工性优异的非晶态合金薄带，实施例1提供的Fe_余量Cu_0.98Nb_3.1Si_13.4B_9.3非晶态合金带的饱和磁感应强度为1.24T。

公开号为CN 106917042 A的专利说明书公开了一种高频高磁感应强度铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，惰性气氛保护下进行熔炼，熔炼温度为1300～1800℃，熔化后保温10～20min，冷却得到母合金锭，母合金锭破碎后通过单辊急冷法制备连续的非晶合金，最后在500～600℃下热处理1～90min后冷却得到高频高磁感应强度铁基纳米晶软磁合金，饱和磁感应强度为1.30～1.55T。

然而，铁基非晶纳米晶合金在研发和应用方面仍存在诸多挑战，例如：

(1)非晶合金的脆性问题。铁基非晶合金，特别是纳米晶合金，存在延性低、脆性大的问题，需要深入研究影响其延性的因素，探索提升延性的方法，保证使用安全。

(2)饱和磁感强度仍偏低，综合磁学性能仍有待进一步提升。需要进一步研究新工艺或工艺性更好的合金，使合金具有高饱和磁感强度、低的矫顽力和高的磁导率，即获得具有优异综合性能的铁基非晶合金或非晶纳米晶合金。

(3)缺乏高效的非晶合金加工技术。非晶合金/纳米晶合金因硬度高、较脆，加工较困难，加工效率不高。需要深入研究影响非晶/纳米晶合金加工性能的因素，探索提高加工效率和保证加工质量的技术方法。

(4)开发满足不同需求的软磁非晶/纳米晶合金体系。不同工业产品对非晶合金磁学性能的要求存在很大差异，需要针对不同应用领域、不同产品，开发满足不同产品需要的多种软磁非晶纳米晶合金体系。

此外，铁基非晶纳米晶合金随着饱和磁感应强度的提高，非晶的形成能力会逐渐下降，不利于获得宽厚的非晶纳米晶带材合金。而且，铁基非晶纳米晶合金，尤其是具有高饱和磁感应强度的铁基非晶纳米晶合金，在高温潮湿等恶劣环境下的耐腐蚀性能差，导致其服役稳定性较差。

所以，如何在保证铁基非晶纳米晶合金耐蚀性以及非晶形成能力的同时提高体系的饱和磁感应强度具有重要的意义。

氮元素的引入有利于提高非晶形成能力，可以改变合金原子之间的自旋相互作用，使体系的饱和磁感应强度得到有效的提高，还可以调控合金的相析出行为以及在腐蚀介质中的离子种类和离子行为。例如在钢铁中适量添加氮可以极大地提高钢铁的耐蚀性和力学性能。