[发明专利]一种非晶纳米合金的加氢热处理工艺

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，尤其是一种非晶纳米合金的加氢热处理工艺，包括以下步骤：母合金熔炼；带材制备：将母合金锭置于熔炼炉中熔化，全熔后，由喷嘴朝铜辊喷射并在其表面冷却得到带材；铁芯制备：带材绕卷后得到成卷带材，在铁芯绕卷机内制备成非晶铁芯；热处理；本发明中的非晶纳米合金的加氢热处理工艺，在退火热处理时通高纯氢气保护气氛，诱导非晶基体纳米晶化并降低合金内应力。采用此新型热处理工艺制备得到的纳米晶合金在保证饱和磁化强度的同时，电感、磁导率得到了提升，交流矫顽力、铁损大幅降低，软磁性能有了明显改善。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其是一种非晶纳米合金的加氢热处理工艺。

背景技术

非晶态合金中的原子排列呈现短程有序、长程无序的特点，内部没有晶粒、晶界、位错以及层错等二维、三维缺陷。这种特殊的原子结构使得非晶合金表现出优异的力学、磁学、耐蚀性能，在软磁功能材料、电子器件、耐蚀涂层和结构材料等领域有着巨大的应用前景。在最近兴起的无线充电领域，FINMENT纳米晶合金因为其较高的饱和磁化强度、较低的损耗和可调控的磁导率成为了提高无线充电功率的关键材料。

Finemet非晶合金是采用单辊快淬法制成非晶合金薄带，然后在略高于其晶化温度下进行晶化退火热处理，使非晶合金发生晶化、形成晶粒尺寸约为10～20nm的α-Fe(Si)单一固溶体相。正是这种小尺寸的纳米晶组织结构，使得Finemet合金具有很低的有效磁晶各向异性常数(K)、而且饱和磁致伸缩系数(地)趋近于零，保证其得到了优异的软磁性能。为了进一步提高Finment合金的软磁性能，一种是从改变合金成分出发，比如用Co合金中部分Fe，形成具有较高居里点的FeCo晶化相，改善高温磁性能和高频磁性能，但是这种办法大大提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种非晶纳米合金的加氢热处理工艺，该热处理工艺在退火热处理时通高纯氢气保护气氛，诱导非晶基体纳米晶化并降低合金内应力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种非晶纳米合金的加氢热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

母合金熔炼：按照表达式Fe_aSi_bB_cCu_dNb_e配料，其中a、b、c、d、e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且a+b+c+d+e＝100，在惰性保护气体氛围下，在熔炼炉将配料，反复熔炼成成分均匀的母合金锭；

带材制备：将母合金锭置于熔炼炉中熔化，全熔后，由喷嘴朝铜辊喷射并在其表面冷却得到带材；

铁芯制备：带材绕卷后得到成卷带材，在铁芯绕卷机内制备成非晶铁芯；

热处理：非晶铁芯放置于热处理托盘上并将其放入正压退火炉内部，抽真空后，通保护气体和高纯氢气，进行热处理，本发明中的保护气体选用氮气、氩气、氦气等。

进一步的，所述表达式Fe_aSi_bB_cCu_dNb_e中，a为73.5，b为13.5，c为9,d为3，e为1。

进一步的，所述带材制备在中频感应熔炼炉进行，通过电感线圈产生的涡流加热使得合金熔化。

进一步的，所述带材制备过程中喷嘴喷射合金溶液时在氩气保护氛围下进行。

进一步的，所述成卷材带的厚度为45-60mm，宽度为10mm。

进一步的，所述非晶铁芯的内径20mm、外径30mm、高度10mm、重量为20±0.5g。