[发明专利]一种磁力兼容的Fe-6.5Si-xRE合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁力兼容的Fe‑6.5Si‑xRE合金及其制备方法，属于铁硅软磁合金技术领域。所述Fe‑6.5Si‑xRE(x＝0.05～0.8)合金中当RE为Hf元素时，Hf元素质量百分比不超过0.8％；当RE为Gd元素时，Gd元素质量百分比不超过0.15％。所述的制备方法包括氩弧熔炼、高温轧制和热处理步骤。200℃的拉伸应力‑应变测试结果显示极限拉伸强度和延伸率都相对于基体Fe‑6.5Si有所提高；本发明制备的Fe‑6.5Si‑x RE合金具有磁力兼容性能，Hf和Gd元素的添加在最大程度上改善了合金塑性，并保持了合金较为优异的软磁性能。

技术领域

本发明属于铁硅软磁合金技术领域，具体涉及一种磁力兼容的Fe-6.5Si-xRE(x＝0.05～0.8)合金及其制备方法。

背景技术

高Si含量Fe-Si软磁合金具有磁导率高、矫顽力小以及铁损低等特点，是实现高效化、节能化的理想铁芯材料，一直以来受到广泛关注。但是，随着Si含量增加，合金的力学性能急剧恶化，严重限制了其工业化生产及应用。

Fe-Si合金，通常被称为硅钢，是电力和电子工业用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器以及其它电器仪表的重要磁性材料。硅钢在磁性材料领域中产量和用量最大，是一类非常重要的金属功能材料。从产生电能的发电机、传输电能的变压器到利用电能的电动机等，其铁芯材料都是硅钢片，它起着贮存和转换能量等极其重要的作用。

现有技术中应用广泛的Fe-6.5wt.％Si高硅钢具有优异的软磁性能，但由于其较差的机械性能，难以加工成型，极大的限制了其大规模应用。对于Fe-Si合金，随着Si含量的增加，硬度增高，屈服强度和抗拉强度明显增强；当Si含量达到4.5wt.％时，屈服强度和抗拉强度开始迅速下降；合金的延伸率随着Si含量增高而明显降低，Si含量大于4.5wt.％时，延伸率低于5％，当进一步提高Si含量至5wt.％时，合金延伸率近似为零。

Fe-6.5％Si(w.t.％)合金的脆性是限制其广泛应用的关键问题，脆性源自高Si含量导致的金属间化合物B₂(FeSi)和D0₃(Fe₃Si)有序相。与A2无序结构相比，有序相具有Burgers矢量长、超位错滑移困难等特点，导致合金难以进行塑性变形易发生脆性断裂。

发明内容

为了解决现有技术中Fe-6.5Si(w.t.％)合金的脆性问题，扩大其应用范围，提高塑性同时又不降低软磁性，本发明提供一种磁力兼容的Fe-6.5Si-xRE合金及其制备方法。

本发明所提供的Fe-6.5Si-xRE合金，其中，RE为活性元素reactive element，本发明中RE为Hf或Gd元素，按照质量百分比，Si含量为6.5％，x＝0.05～0.8，其余为Fe。

具体地，当RE为Hf元素时，Hf元素质量百分比不超过0.8％；当RE为Gd元素时，Gd元素质量百分比不超过0.15％。

所述Fe-6.5Si-x RE合金的制备方法如下：

第一步，采用电弧熔炼法熔炼出Fe-6.5Si-xHf合金以及Fe-6.5Si-x Gd合金锭，单位为w.t.％，即质量百分比含量；在1200℃进行4h均匀化热处理。其中Hf含量为x＝0.1～0.8，Gd含量为x＝0.05～0.15，Si含量为6.5％，余量质量百分比为Fe。

所述电弧熔炼法采用氩气保护，最大电流1200A，熔炼4次，熔炼时间20分钟。

第二步，在500～750℃对所述的合金锭进行多轮次轧制，得到厚度1mm的合金板材。

具体地，将合金锭在箱式炉中加热至500～750℃并保温15min，随后放入轧辊并沿长边进行轧制，每次轧制的压下率在8～10％左右；经过多轮次轧制后，使合金板材厚度达到1mm。所述轧制采用轧辊直径310mm，转速15r/min。