[发明专利]Fe-Si基合金及其制造方法

说明书

公开了一种具有成形性和磁性能的良好组合的软磁合金。所述合金具有式Fe_{100‑a‑b‑c‑d‑e‑f}Si_aM_bL_cM'_dM''_eR_f，其中M为Cr和/或Mo；L为Co和/或Ni；M'为Al、Mn、Cu、Ge、Ga中的一种或多种；M''为Ti、V、Hf、Nb、W中的一种或多种；和R为B、Zr、Mg、P、Ce中的一种或多种。元素Si、M、L、M'、M''和R的重量百分比范围如下：Si 4‑7，M 0.1‑7，L 0.1‑10，M'最高7，M''最高7，R最高1。合金的余量为铁和通常的杂质。还公开了由所述合金制成的薄规格制品和制造所述薄规格制品的方法。

发明背景。

发明领域

本发明涉及含有Fe和Si的软磁合金，特别是，涉及含有一种或多种有益于合金的延展性和成形性的添加元素的软磁Fe-Si合金。

相关技术的描述

与含有少于4% Si的Fe-Si钢板相比，含有6.5-7%硅的铁-硅(Fe-Si)钢板的特点是优异的磁性能，包括在高频下大大降低的磁心损耗和极低的磁致伸缩。由于那些特性，含有标称6.5% Si的Fe-Si钢板具有用于各种电气设备和屏蔽应用的高潜力，包括变压器用铁心以及电动机和发电机的定子和转子。这样的材料将提供减轻重量、减少振动和减少噪音以及节省电力的优点。然而，在标称6.5% Si钢合金中存在有序相，即B2 (FeSi)和D0₃ (Fe₃Si)相，在室温下引起钢合金脆化。缺乏足够的延展性和成形性使得难以通过常规工艺(如冷轧、温轧和热轧)将合金加工成薄板、带或箔形式。当Si含量大于4重量%时，伸长率百分比迅速降低，并且不能容易地使用常规的冷轧技术。

为了避免较高的硅对钢合金的成形性的不利影响，已经使用特殊的加工技术。这样的技术包括在热、温和/或冷加工步骤期间严格的温度控制和对厚度减小的严格限制。另一个技术包括通过化学气相沉积(CVD)向Fe-Si钢带施加硅化的层。然而，这些技术过度地增加生产Fe-Si钢带和板的成本。

鉴于现有技术水平，期望能够生产具有优异的磁特性(例如饱和感应高、矫顽力低、导磁率高、电阻率高、磁致伸缩低和在高频下磁心损耗低)的各种厚度的富硅、Fe-Si电工钢带和板。还希望通过使用常规的冶金技术和工艺来生产这种富硅、Fe-Si合金产品，以得到上述磁特性，以便用于生产重量轻、能量损失低且成本低的软磁层压铁心，用于下一代电磁设备，例如电动机、发电机、变压器、电感器、扼流线圈、致动器、喷油器、压缩机和其他电动设备。

发明概述。

根据本发明的第一方面，提供了一种合金，所述合金解决了已知的Fe-Si材料的加工缺点。根据本发明的合金可通过化学式Fe_{100-a-b-c-d-e-f}Si_aM_bL_cM'_dM''_eR_f定义，其中M为Cr和Mo中的一种或二者；L为Co和Ni中的一种或二者；M'选自Al、Mn、Cu、Ge、Ga及其组合；M''选自Ti、V、Hf、Nb、W及其组合；和R选自B、Zr、Mg、P、Ce及其组合。所述合金通过组成元素的以下重量百分比范围进一步定义。