[发明专利]一种提高非晶合金软磁性能的应力退火方法

说明书

本发明公开了一种提高非晶合金软磁性能的应力退火方法，所述非晶合金通过快淬凝固制得，该应力退火方法先利用KWW变形公式得到激活能‑应力松弛时间的变化曲线，显示出快弛豫到慢弛豫之间的过渡时间区间，再得到非晶合金材料在任意退火温度T₁下其快弛豫到慢弛豫的转变时间t_tr，再将非晶合金材料升温至T₁进行应力退火，维持适宜的应变，根据t_tr选择保温时间，使经退火处理后的非晶材料兼具有优异的软磁性能与良好的韧性。该应力退火方法简单易行并极大地提高了筛选退火条件的工作效率，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于非晶合金领域，具体涉及一种提高非晶合金软磁性能的应力退火方法。

背景技术

从19世纪末开始，软磁材料便被应用于工业中。随着现代电力电子技术向节能、高效、环保的方向迈进，研究和利用性能优异的软磁材料对于我国高新技术产业的发展具有重要的意义。开发具有“两高一低”(高饱和磁感应强度、高磁导率和低损耗)的软磁材料一直是相关研究人员努力的目标。

相对于传统晶体而言，部分具有特殊无序的原子结构的非晶合金作为软磁材料在配电变压器、电机和电感器等领域具有广阔的应用前景，尤其是铁基非晶合金。这是由于非晶合金内部不存在晶界、位错等阻碍磁畴移动的结构，从而不会产生宏观磁晶各向异性，因此它会具有更高的饱和磁感应强度、磁导率和更低的矫顽力，以及良好的力学性能和较低的生产成本。

然而，熔体快速降温制备非晶合金属于非平衡过程，熔体原子热运动涨落和流动引起的应力状态无法释放，导致非晶合金内部存在很高的内应力。同时磁弹耦合作用会使得非晶合金的磁畴壁运动变得更加困难，软磁性能变差。另外，非晶合金带材在制备成期间的使用中，会由于非晶的弛豫引起断裂，减短材料的使用寿命。那么如何改善非晶的性能，消除非晶的内应力，使其兼顾良好的软磁性能和力学性能一直是非晶领域研究的热点。

为了提高铁基非晶合金的软磁性能，人们进行了大量的研究来降低或者消除材料的内应力。1988年，日本日立金属公司的Yashiwaza等人通过将非晶合金进行退火，使其晶化得到纳米晶非晶软磁合金FINEMET，极大程度提高了饱和磁感应强度和磁导率并降低了磁滞损耗。

目前主要通过在玻璃转变温度附近进行应力松弛退火，这是由于原子弛豫作用可以明显降低内应力、改善软磁性能。玻璃化转变温度以下退火会经历由快到慢的两步弛豫过程，分别对应软磁性能的大幅提高和力学性能的恶化。工业上普遍采用试错的方法来测试退火条件，不仅使得工作效率降低，并且有时还达不到预期的效果，导致后期材料失效。因此，寻找最优化退火条件以实现快速、有效地释放应力、降低能量状态是推动非晶合金应用的关键技术问题。

在公开号为CN 108277325 B的专利中公开了一种非晶合金的热处理方法，该非晶合金是通过快淬凝固制得的非晶带材。该方法将热处理与弛豫相结合，首先以时间与温度作为二维坐标系构建弛豫激活能谱图，得到β弛豫激活能区到α弛豫激活能区之间的二维过渡区，然后选择该过渡区间作为热处理区，热处理温度与保温时间所构成的二维区域位于该过渡区间内。但是该方法虽然提供了β弛豫激活能区到α弛豫激活能区之间的二二维过渡区，但是无法较为精准地得到热处理的最优条件，并且该方法无法得到在所述二维过渡区之外适宜的热处理条件。

现有技术通过在非晶合金材料的玻璃转变温度附近进行应力松弛退火，以降低内应力、改善软磁性能，但却缺乏一种能够更为精确高效的得到非晶合金材料其最优热处理条件的方法，以使该材料能兼具优异的软磁性能和力学性能。

发明内容