[發(fā)明專利]一種塊體納米晶軟磁合金材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910052866.6
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101620906A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉巖;潘秀紅;艾飛;金蔚青;金飛;高國忠;馮楚德
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;C22C30/02;C22C1/02;C22C1/05;B22D11/06
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種塊體納米晶軟磁合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

軟磁材料由于矯頑力小，容易磁化和退磁，可被廣泛用來作為磁力線的通路，即用作導(dǎo)磁材料，電腦、手機、平面顯示技術(shù)等方面所需的各種磁放大器、濾波線圈、變頻電感器、變頻變壓器、電抗器以及各類開關(guān)電源、逆變電源、PFC技術(shù)中的扼流圈、貯能電感等器件，均是利用了它們良好的軟磁性能。目前應(yīng)用中占主流的鐵氧體軟磁材料由于其居里溫度低，在100℃以上時的飽和磁感已經(jīng)很低，因此其使用溫度受到限制，再者其飽和磁感強度較低(低于0.6T)，制造大功率磁芯時需要較大的體積，限制了其小型化、平面化技術(shù)的推廣。

納米晶軟磁材料作為一種重要的金屬功能材料，因其結(jié)構(gòu)的特殊性使之具備高磁導(dǎo)率、高飽和磁化強度和低矯頑力等諸多優(yōu)異的性能，被譽為當前綜合軟磁性能最為優(yōu)異的新一代軟磁材料。

實際應(yīng)用的納米晶軟磁合金材料通常是通過非晶晶化法制備的，其形狀和尺寸受到極大限制，僅能提供薄帶、粉末、細絲等形狀，而要獲得大塊的納米晶軟磁合金材料必須對非晶合金粉碎后燒結(jié)。但一般的燒結(jié)方法由于燒結(jié)溫度高、燒結(jié)時間長，致使晶粒長大，造成合金軟磁性能的變差，不能滿足工程應(yīng)用的需要，因而如何控制納米晶顆粒的長大是制備具有優(yōu)異軟磁性能的大塊納米晶軟磁合金材料的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種塊體納米晶軟磁合金材料及其制備方法。

本發(fā)明第一方面提供了一種塊體納米晶軟磁合金材料，其特征在于，該塊體納米晶軟磁合金材料為Fe-Co-Cu-B-X合金材料，以合金材料的總原子量計，各組成成分的原子組成百分比為：

Fe：42％-45％；

Co：42％-45％；

Cu：0.5％-1.5％；

B：6％-10％；

X：3％-8％；

其中X選自Nb和Sm中的一種或兩種，以合金材料的總原子量計，Nb的原子組成百分比Nb％的取值范圍為0≤Nb％≤6％；Sm的原子組成百分比Sm％的取值范圍為0≤Sm％≤3％，且Nb％和Sm％不同時為0。

優(yōu)選的，上述塊體納米晶軟磁合金材料中各組成成分的原子組成百分比為：

Fe：42％-45％；

Co：42％-45％；

Cu：0.5％-1.5％；

B：6％-8.5％；

X：3％-6.5％；

其中X為Nb和Sm的組合，以合金材料的總原子量計，Nb的原子組成百分比Nb％的取值范圍為3％≤Nb％≤6％；Sm的原子組成百分比Sm％的取值范圍為0≤Sm％≤3％。

更優(yōu)選的，上述塊體納米晶軟磁合金材料中各組成成分的原子組成百分比為：

Fe：42.5％；

Co：42.5％；

Cu：1％；

B：8％；

X：6％；

其中X為Nb和Sm的組合，以合金材料的總原子量計，Nb的原子組成百分比Nb％的取值范圍為3％≤Nb％≤6％；Sm的原子組成百分比Sm％的取值范圍為0≤Sm％≤3％。

最優(yōu)選的，上述塊體納米晶軟磁合金材料中各組成成分的原子組成百分比為：

Fe：42.5％；

Co：42.5％；

Cu：1％；

B：8％；

Nb：4.5％；

Sm：1.5％。

本發(fā)明的塊體納米晶軟磁合金材料的制備方法包括：熔煉、噴射非晶薄帶、熱處理和粉碎、放電等離子燒結(jié)，具體步驟如下：

1)熔煉：所需各金屬元素按原子百分比配料，將混合料經(jīng)熔煉及冷卻過程制得塊體合金錠；

2)噴射非晶薄帶：將步驟1)中制得的塊體合金錠切割后用單輥甩帶法制備非晶薄帶；

3)熱處理和粉碎：將步驟2)中制得的非晶薄帶進行熱處理后粉碎；

4)放電等離子燒結(jié)：將步驟3)中非晶薄帶粉碎后制得的粉體裝入模具中進行放電等離子燒結(jié)。

所述步驟1)中各金屬元素可選自粉末或塊狀單質(zhì)，優(yōu)選純度大于99.5％的粉末或塊狀單質(zhì)。

優(yōu)選的，所述步驟1)中，將混合料在電弧爐內(nèi)在1000℃～1300℃的溫度范圍內(nèi)熔煉并冷卻。

所述步驟2)中的甩帶法是指將熔融的合金熔液噴射到高速旋轉(zhuǎn)的水冷金屬輥的表面，使合金熔液以極快的冷卻速度凝固甩成薄帶的方法。

優(yōu)選的，所述步驟2)中單輥甩帶法制備非晶薄帶在真空條件或惰性氣體保護下進行。

優(yōu)選的，所述步驟2)中，單輥甩帶法制備非晶薄帶時，輥子的轉(zhuǎn)速為25～35m/s。