[发明专利]一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法。一种铁基纳米晶软磁合金，所述铁基纳米晶软磁合金的化学式为FeaSibBcAldMeCufP_g，化学式中M选自Nb、Mo和Ta中的至少两种以上；其中，70≤a≤76，10≤b≤17，7≤c≤9，0.5≤d≤2.5，1.5≤e≤4.5，0.6≤f≤1.2，0.8≤g≤1.4，a+b+c+d+e+f+g＝100。本发明通过元素成分的选用以及各元素含量的优化，实现了高磁导率铁基纳米晶软磁合金同时具有非晶形成能力强、综合软磁性能优异的优点，从而大大推进了工业化生产，对铁基纳米晶软磁合金的发展具有重要的意义。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

铁基纳米晶软磁合金材料自问世以来，因具有高磁导率、低损耗、低矫顽力等特点而得到极大的重视和深入的研究，并广泛应用于开关电源和互感器等领域。

自1988年日立金属Yoshizawa等人发现了Fe-Si-B-Nb-Cu系合金以来，对铁基纳米晶合金材料的深入探究将软磁材料的研发推向了一个新高潮。经多年发展，铁基纳米晶软磁合金主要包括三个合金体系，即Fe-Si-B-M-Cu(M＝Nb、Mo、Ta、W)系FINEMET合金、Fe-M-B-Cu(M＝Zr、Hf、Nb)系NANOPERM合金和(Fe，Co)-M-B-Cu(M＝Zr、Hf、Nb)系HITPERM合金。其中，NANOPERM合金虽然具有高饱和磁感应强度，但其综合软磁性能不及FINEMET合金；此外，该合金还含有大量易氧化的贵金属，如Zr、Hf、Nb等，这使其制备工艺复杂且成本高昂，至今都未能实现真正的广泛应用。在NANOPERM基础上发明的HITPERM合金体系，尽管其居里温度和饱和磁感应强度均高于NANOPERM合金，但由于合金体系中添加了大量的贵金属Co致使成本增加，所以该合金体系也未能实现广泛应用。因此，FINEMET合金体系的综合软磁性能最好且成本适中，并得到一定范围的应用。目前，在电子器件小型化以及能源利用可持续化的发展趋势下，市场迫切需求一种具有高磁导率的软磁合金材料。就铁基纳米晶软磁合金材料而言，要提高磁导率，就要尽可能地均匀化纳米晶α-Fe相尺寸和分布。因此，高磁导率与微观结构和高的热稳定性能是相互矛盾的。如何找到三者的平衡点，即以尽可能实现优异、稳定的综合软磁性能为前提，获得简化制备工艺和热处理条件的纳米晶软磁材料，是当前铁基纳米晶软磁合金材料研究中亟待解决的问题。

目前，铁基纳米晶软磁材料通过调整合金成分和优化热处理工艺在不同程度上改善了纳米晶合金材料的软磁性能，但仍然存在以下两个显著缺点：(1)热处理工艺上，对工艺要求苛刻，晶化处理保温时间太短，这极大地限制了其在工业上的应用；(2)软磁性能上，很难达到优异、稳定的综合软磁性能，实现高的磁导率。

综上所述，目前市场上缺乏热处理工艺简单，同时具备优异、稳定的软磁性能的高磁导率纳米晶软磁合金材料及其制品。因此，开发一种能通过简单热处理工艺方法获得优异、稳定软磁性能的纳米晶软磁合金对于当前铁基纳米晶软磁合金材料的研究和应用具有极其重要意义。

发明内容

鉴于以上现有技术中材料的软磁性能较差的问题，本发明的目的在于提供一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明的目的之一在于提供一种铁基纳米晶软磁合金，所述铁基纳米晶软磁合金的化学式为Fe_aSi_bB_cAl_dM_eCu_fP_g，化学式中M选自Nb、Mo和Ta中的至少两种以上；其中，70≤a≤76，10≤b≤17，7≤c≤9，0.5≤d≤2.5，1.5≤e≤4.5，0.6≤f≤1.2，0.8≤g≤1.4，a+b+c+d+e+f+g＝100。