[发明专利]具有毫微米级的微晶体结构的铁-镍基软磁合金

说明书

本发明涉及具有改进的软磁性能和含毫微米级微晶粒(以下简称微晶粒)的铁-镍基合金。本发明的铁-镍基合金，通过改变退火条件可以满足特定用途的需要，微晶相的形成不需加入铜。

具有良好软磁性能的材料(铁磁性)包括某些晶体合金(如坡莫合金)，某些非晶体金属合金(如钴或铁基合金)以及近来的含微晶粒的某些合金。第三类合金的每一类在它们的生产、使用和性能方面都有它们的特定优点和缺点。

由于金属玻璃首先被形成，研究者们一直在寻找拥有改进的软磁性能的新组合物，这些性能是指例如低磁致伸缩，低铁损和具有热稳定性能的高饱和感应，以及低成本的生产。含有钴的金属玻璃具有最佳的磁性能，但很昂贵。铁和铁-镍基软磁合金由于组份较便宜，生产起来要便宜得多，但在磁性能上还稍有不尽如人意。因此许多研究集中在研制具有改进的磁性能的铁或铁-镍基软磁合金上。

非晶体金属先用合金生产，然后以一非常快的速率冷却以不使晶体结构形成。快速冷速阻止了金属中长程有序的形成，使所形成的金属具有非晶体结构。由于没有长程有序和晶粒边界等缺陷，使产生的的非晶体金属具有良好的软磁性能，比如良好的直流性能和低铁损以及好的延性。

坡莫合金，镍基合金先铸成锭块。然后锭块被辗压成板材，此板材可被加工成所需的形状。坡莫合金在整个组合物中表现出晶体的结构以及低饱和感应和低磁致伸缩性，但在塑性变形时，失去了它们的软磁性能。

美国专利4881989号揭示了由Fe-Co或Fe-Ni基合金形成的软磁材料，它含0.1到0.3原子百分比的Cu，0.1-30原子百分比的至少是Nb，W，Ta，Zr，Hf，Ti和Mo中的一种元素，还含平均颗粒大小为100nm或低于100nm的微晶。在美国专利No.4881989中揭示的Fe-Ni和Fe-Co基软磁合金表现了良好的磁性能，但为了给微晶的形成提供成核结点，需加入不溶于Fe的铜。

美国专利No.4985089揭示了Fe-Ni和Fe-Co基软磁合金粉末，它具有0.1-3原子百分比的铜，0.1-30原子百分比的、从Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti和Mo中选出的一种元素；0-10原子百分比的从V、Cr、Mn、Al选出的一种元素，铂族的一些元素，Sc，Y，稀土元素，Au，Zn，Sn和Re；以及0-10原子百分比的、从C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be和As中选出的一种元素。这些合金具有平均颗粒大小500 A或低于500 A的细微晶和体心立方铁基晶体结构，并需加入Cu。

欧洲专利0042525A1公开了一种非晶软磁合金，其组成为：(Fe_1-aNi_a)_100-x-ySi_xB_y，式中0.2≤a≤0.7，1≤x≤20，5≤y≤9.5，15≤x＋y≤29.5；其中还可含有Ti、V、Cr、Mn、Co、Zr、Nb、Mo、Ta和W，其含量是过渡金属总量的1-100％(原子)。

对于在Fe和Fe-Ni基金属组合物中不加Cu就形成微晶的研究以前有过报道。比如R.Hasegawa的“玻璃(Fe-Ni)₈₆B₁₄合金的磁性能”，物理杂志讨论C8，补篇8，41册第701-704页，1980年，报道了几种(Fe-Ni)₈₆B₁₄合金所具有的分开的晶化和居里温度的双重晶化现象。

Fe_43-84Ni_0-41Mo_2-8.5B_10-15的晶化现象在“(Fe，Ni，Cr)，(P，B)和(Fe，Ni，Mo)B金属玻璃中组分的作用”，Antonione，Battez-zati，Lucci，Riontino，Tabasso，Venture 110，物理杂志，讨论8，补篇8，41册第131-134页，1980中有过报导。

对Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈的结晶温度的动力学研究在“金属玻璃中，超过Tg温度的热处理对结晶动力学的影响”，Antonione，Battezzati，Lucci，Riontino，Tabasso，Venture llo，金属玻璃会议会刊：“科学和技术”第2卷151页-156页，1980年中有所报道。