[发明专利]一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法

摘要

本发明涉及一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法,其特征在于，包括：步骤1，计算铁硅硼合金熔体中非金属原子团簇分解的温度；步骤2，计算铁硅硼合金熔体中铁原子与非金属元素之间形成以第一近邻关系为主的温度；步骤3，设定铁硅硼合金熔体的加热处理温度并将铁硅硼合金加热至铁原子与硅原子和硼原子形成强第一近邻关系的温度：步骤4，将加热处理的合金熔体迅速降温至设定的浇注温度并快速凝固得到非晶态固体合金薄带。本发明能够通过调控非晶态铁硅硼合金的微结构来达到提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的目的，以提高非晶态铁硅硼合金薄带的饱和磁感应强度。

主权项

1.一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法,其特征在于，包括如下具体步骤：步骤1，计算铁硅硼合金熔体中非金属原子团簇分解的温度：在铁硅硼合金熔化初期存在非金属原子团簇，所述非金属原子团簇是指铁硅硼合金熔体中铁原子与非金属原子以及非金属原子之间均形成第一近邻关系；利用第一性原理的分子动力学模拟方法计算Fe₈₅Si₉B₆合金熔体中非金属原子的双体函数随温度变化，选择加热处理温度为1600‑1700℃，使Fe₈₅Si₉B₆合金熔体中硼原子之间、硅原子之间及硅和硼原子之间形成第一近邻关系的几率均小于形成第二近邻关系的几率，得到Fe₈₅Si₉B₆合金熔体中非金属原子团簇已经分解的结果；步骤2，计算铁硅硼合金熔体中铁原子与非金属元素之间形成以第一近邻关系为主的温度：依次包含如下子步骤:步骤2‑1，利用第一性原理的分子动力学模拟方法计算Fe₈₅Si₉B₆合金熔体在非金属原子团簇解体时的加热处理温度，得到金属原子与非金属原子构成团簇结构的能力的结果，即加热处理温度为1600‑1700℃时的铁原子和硅原子之间或者铁原子和硼原子之间主要以第一近邻关系的方式构成原子团簇；加热处理温度为1600‑1700℃时的硼原子和硅原子主要以第二近邻关系的方式存在于原子团簇中；步骤2‑2，依据步骤2‑1得出铁原子与硅原子形成原子团簇时的结果，即其中13个或14个第一近邻铁原子围绕一个硅原子形成的原子团簇几率最大，铁原子与硅原子形成原子团簇时，10个第一近邻铁原子围绕一个硼原子形成的原子团簇几率最大；步骤3，设定铁硅硼合金熔体的加热处理温度并将铁硅硼合金加热至铁原子与硅原子和硼原子形成强第一近邻关系的温度：依据计算结果设定Fe₈₅Si₉B₆合金熔体的加热处理温度为1600‑1700℃，将Fe₈₅Si₉B₆合金熔体以10℃/分钟的速度从常温加热至1600‑1700℃，然后保温1小时，以便使非金属原子充分地分散，并尽可能多地与金属原子形成团簇结构；步骤4，将加热处理的合金熔体迅速降温至设定的浇注温度并快速凝固得到非晶态固体合金薄带：依次包含如下子步骤:步骤4‑1，在温度区间1200‑1700℃的条件下，Fe₈₅Si₉B₆合金熔体的升温和降温速度均设定为10℃/分钟,采用高温粘度测量仪测量熔体粘度,在测量每个温度的熔体粘度前，首先保温1小时，然后再进行测量，得到过热循环处理Fe₈₄Si₁₀B₆合金熔体的粘度特征；步骤4‑2，基于实际测量的1200‑1700℃过热循环处理Fe₈₅Si₉B₆合金熔体粘度随温度变化的特征，建立1700℃过热处理Fe₈₅Si₉B₆合金熔体粘度与过热处理温度的关联关系；步骤4‑3，根据过热循环处理Fe₈₅Si₉B₆合金熔体的粘滞特征得出：从1700℃下降到1300℃，粘度缓慢增加，说明团簇结构变化不大；而由1300℃下降到1200℃，粘度快速增加，说明团簇结构变化明显；因此在1300‑1350℃时，升温和降温的粘度差最大；按照实际制备非晶态铁硅硼合金薄膜对熔体温度的基本要求，选择过热处理Fe₈₅Si₉B₆合金熔体的浇注温度为1300‑1350℃；步骤4‑4，将在1600‑1700℃加热处理后的Fe₈₅Si₉B₆合金熔体以60℃/分钟的速率降温到1300℃，然后将Fe₈₅Si₉B₆合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成厚度为22‑35微米的非晶态固体Fe₈₅Si₉B₆合金薄带，从而实现非晶态铁硅硼合金薄带铁含量的提高。