[发明专利]一种非晶合金的热处理方法

说明书

本发明提供一种非晶合金的热处理方法，包括以下步骤：(1)第一段热处理：将非晶合金置于退火炉中，将退火炉抽成真空，通入惰性气体Ar，从室温升温至第一段退火温度保温一段时间；(2)第二段热处理：在第一段热处理的基础上，升温至第二段退火的温度，保温一段时间；(3)降温：在第二段热处理结束后，随炉冷却至300℃取出。本发明中，整个热处理过程和降温过程都是在惰性气体Ar气氛围下进行的，避免了合金在高温环境下与氧气反应发生氧化。其次通过两段式退火处理，细化晶粒，减小晶粒的尺寸，使得合金的矫顽力减小。

技术领域

本发明涉及非晶纳米晶合金技术领域，尤其是一种非晶合金的热处理方法。

背景技术

非晶/纳米晶合金广泛应用于电机、变压器和无线充电等高频交变磁场环境。非晶/纳米晶合金在交变磁场下的磁芯损耗是重要指标之一，减小非晶/纳米晶合金的矫顽力，可以较小其在交变磁场中的损耗。

由于非晶是一种亚稳定结构，在外界条件的作用下会向着自由能更低的晶态结构发生转变，非晶晶化会导致软磁性能恶化，所以非晶合金的应用受到了限制，取而代之的是纳米晶合金的崛起。纳米晶合金是以非晶合金为前驱体，通过晶化在非晶合金上析出纳米级别尺寸且均匀的晶粒，从而得到同时具有纳米晶相和非晶相的材料。相比于非晶合金，纳米晶合金饱和磁化强度和热稳定性更高，并且矫顽力更低，有利于电子器件向小型化高频化发展。纳米晶合金优异的软磁性能与晶粒的尺寸有关，由于析出的晶粒尺寸很小，可以将磁各向异性平均化，使其有效磁各向异性很小，从而使其就有较小的矫顽力。

Suzuki等学者发现合金的矫顽力和晶粒尺寸满足如下关系：

H_c∝Dⁿ (1)

其中Hc是矫顽力，D是晶粒尺寸，n的值在3～6之间，其取值与晶化相的结构有关，但无论晶化相的结构如何变化，减小晶粒的尺寸可以很好减小合金的矫顽力，从而减小其在高频交变环境下的磁芯损耗。

对非晶合金进行传统的热处理，可以使合金的矫顽力得到一定程度的降低，但是其矫顽力还是较大，因此需要一种新的热处理方式来进一步降低合金的矫顽力，从而降低合金在高频交变磁场使用时的磁芯损耗。

发明内容

在退火初期，首先是团簇先从合金中析出，作为形核点促进α-Fe(Si)的析出，在传统退火过程中，团簇和α-Fe(Si)同时析出，导致尺寸较大，在本发明中，将退火分为两段，第一段在较低的温度进行退火处理，此时只有团簇析出没有晶粒析出，为晶粒的析出提供更多的形核点，从而细化晶粒，第二段在较高的温度进行退火处理，析出晶粒，使非晶合金晶化制备纳米晶合金。本发明所要解决的技术问题是对比传统热处理方法，进一步减小合金的晶粒尺寸，从而减小合金的矫顽力。

针对上述问题，本发明提供一种非晶合金的热处理方法，所述的热处理方法包括以下步骤：

(1)第一段热处理：将非晶合金置于退火炉中，将退火炉抽成真空，通入惰性气体Ar，从室温升温至第一段退火温度(低于第一个晶化峰温度)保温一段时间；

(2)第二段热处理：在第一段热处理的基础上，升温至第二段退火的温度(高于第一个晶化峰温度)，保温一段时间；

(3)降温：在第二段热处理结束后，随炉冷却至300℃取出。

具体的包括以下步骤：

(1)第一段热处理：将合金置于退火炉中，利用真空泵抽走管式炉内的空气，关闭真空泵和相应的阀门，打开气体阀门，通入高纯度的氩气，使石英管内的气压与大气压一致，关闭气体阀门，如此反复洗气4次之后，使合金处于惰性气体Ar气氛围中，将石英管的氩气气压设置在0.04MPa。在升温速率为100℃/min下进行升温，升温至第一段退火保温温度，保温30min。