[发明专利]铁基合金

说明书

本发明提供了一种合金，其具有式(Fesubgt;1‑/subgt;subgt;x/subgt;Cosubgt;x/subgt;)subgt;100‑y‑z‑a/subgt;Bsubgt;y/subgt;Cusubgt;z/subgt;Msubgt;a/subgt;，其中，x＝0.1～0.4，y＝10～16，z＝0～1，a＝0～8，且M＝Nb、Mo、Ta、W、Ni或Sn，其中所述合金的晶粒的平均尺寸为30nm以下。

技术领域

本发明总体上涉及合金及其制备方法，具体涉及铁基合金及其制备方法。

背景技术

纳米晶铁基合金可以具有软磁特性，并且通常通过快速淬火的非晶前体的结晶而产生。这些合金具有由包埋在含有玻璃形成元素的非晶基质中的富铁晶粒组成的两相微结构。

这种材料具有软磁特性，这使得它们在需要增强和/或引导由电流产生的磁通量的应用中具有吸引力。例如，它们可以呈现出有利的低矫顽力(H_c)，低或接近零的饱和磁致伸缩，以及特别低的磁芯损耗。然而，由于相对于Fe-Si钢的饱和磁化强度(J_s)较低(即约2T)，它们的大规模生产和应用相对于例如传统的Fe-Si钢受到限制。这限制了使用这些合金制造的器件的比功率密度，使得它们对于重量敏感的应用(例如可见于航空航天工业中的那些应用)不具有吸引力。

近年来，人们一直在不断地推动开发可替代用于软磁应用的常规Fe-Si钢的铁基合金组合物。然而，这些合金不具有足够高的J_s，或者只能在损害H_c的情况下提供高J_s，而H_c仍然保持不利的高值。

因此，相对于现有合金，仍有机会开发具有改进的软磁特性的铁基合金。

发明内容

本发明提供了一种合金，其具有式(Fe_1-xCo_x)_100-y-z-aB_yCu_zM_a，其中，x＝0.1～0.4，y＝10～16，z＝0～1，a＝0～8，且M＝Nb、Mo、Ta、W、Ni或Sn，其中所述合金的晶粒的平均尺寸为30nm以下。

本发明合金的特定组成和微结构令人惊奇地赋予它们相对于常规合金组合物的高磁饱和度(J_s)和低磁矫顽力(H_c)的有利组合。

如本文所用，并且如本领域技术人员已知的，表述“磁饱和度”表示当施加的外部磁场的增加不能进一步增加材料的磁化时合金达到的磁性状态。表述“磁矫顽力”在本文中也根据其常规含义使用，即测量合金经受外部磁场而不退磁的能力。

有利地，本发明的合金可以组合高J_s值(例如高于1.98T)和低H_c(例如低于25A/m，例如低于10A/m)。在一些实施方式中，合金呈现高于2T的J_s。通常，低于25A/m的H_c值对于商业应用是高度期望的。这使得本发明的合金能够取代用于软磁应用的常规Fe-Si钢。因此，本发明的合金可以用作软磁性合金，并且特别适用于需要增强和/或引导由电流产生的磁通量的应用中。

通过起到“软磁性”合金的作用，本发明的合金对磁场敏感，然而，合金的铁磁性质仅在施加外部磁场后才出现。因此，本发明的合金可以被认为是软磁性合金。换言之，还可以说本发明提供了一种软磁性合金，其具有式(Fe_1-xCo_x)_87-y-z-aB_yCu_zM_a，其中，x＝0.1～0.4，y＝10～16，z＝0～1，a＝0～8，且M＝Nb、Mo、Ta、W、Ni或Sn，其中所述合金的晶粒的平均尺寸为30nm以下。