[发明专利]一种FeCo基软磁合金及其制备方法、应用

说明书

本发明属于软磁材料技术领域，具体涉及一种FeCo基软磁合金，其化学组成为(Fe_0.8Co_0.2)_aB_bSi_cCu_d，其中，82≤a≤85，13≤b≤16，c＝1，d＝1，且满足a+b+c+d＝100。本发明的FeCo基软磁合金在快速冷却过程中直接形成的，无需高温退火工艺便具有高饱和磁感应强度和低矫顽力的特点，且解决了退火带来的退火脆性难题。

技术领域

本发明属于软磁材料技术领域，具体涉及一种FeCo基软磁合金及其制备方法、应用。

背景技术

当前，新一轮科技革命与产业变革蓄势待发，全球新材料产业竞争格局正慢慢发生重大调整。新一代信息技术、航空航天、新能源等领域的发展为磁性材料，尤其是软磁材料，提供了更广泛的发展空间。而随着我国经济的高速发展，能源问题日益凸显，工业企业中电力变压器应用非常普遍，在节能方面有比较大的挖掘潜力。目前应用的硅钢片作为变压器铁芯存在着损耗大、生产工序复杂等问题，不能满足节能的需要。非晶态软磁合金具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低铁芯损耗(约为硅钢的1/5-1/3)等优异软磁性能，作为变压器铁芯，其损耗低，节能环保优势明显，符合节能降耗的要求，被广泛地应用于各种电力电子器件中。但是非晶态是种热力学上的不稳定态，在较高温度使用时可能会析出粗大的晶体相，使其矫顽力急剧增大。此外，随着使用频率的升高，非晶合金的软磁性能也会发生严重的恶化，因而限制了它的应用范围。正因为非晶态合金存在着饱和磁感应强度偏低、高频下磁性能恶化等问题，因此发展了纳米晶。

1988年研究人员首次利用非晶态合金经适当退火工艺开发出Fe-Si-B-Cu-Nb纳米晶合金，进一步研究发现通过加入某些合金元素，例如Nb、Mo、Y等，并结合适当的晶化退火工艺可以适当提高合金的饱和磁感应强度并降低合金的矫顽力；而且，现有技术中纳米晶软磁合金的制备均需后续的退火处理。然而，与非晶态和大块玻璃态软磁合金相比，铁基纳米晶软磁合金退火后极度脆性是公认的缺点。自由Fe-Si-B-Nb-Cu体系中首次制得纳米晶软磁合金以来，过去几十年里人们普遍认为克服脆性是不可能的！迄今为止，尚没有合成具有良好弯曲韧性的铁基纳米晶软磁合金的报道。此外，合金中大量金属非晶形成元素，如：Al、Gd、Nb、Mo、Y等的添加，不仅会增加非晶合金的生产成本，而且也会使得合金容易发生氧化反应，不利于生产运输。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明提供一种FeCo基软磁合金及其制备方法、应用。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种FeCo基软磁合金，其化学组成为(Fe_0.8Co_0.2)_aB_bSi_cCu_d，其中，82≤a≤85，13≤b≤16，c＝1，d＝1，且满足a+b+c+d＝100。

作为优选方案，a取值为84。

作为优选方案，所述FeCo基软磁合金为非晶纳米晶结构。

本发明还提供如上任一方案所述的FeCo基软磁合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、以Fe、Co、Cu、Si及合金Fe-B为原料加入非自耗真空电弧熔炼炉中并在氩气保护下熔炼制成母合金锭；

S2、将母合金锭切割，打磨表面氧化皮后转移到石英管中，采用中频感应熔炼炉熔化得到熔化后的钢水；

S3、采用快淬法将熔化后的钢水喷到铜辊上进行快速冷却，制得FeCo基软磁合金条带。

作为优选方案，所述步骤S1中，熔炼反复进行3-5次。