[發明專利]高磁致伸縮鐵基非晶合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200910096355.4
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN101503784A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 馬天宇;陶姍;羅偉;嚴密
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江升華強磁材料有限公司
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C22C33/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及非晶態磁性材料領域，尤其涉及一種高磁致伸縮鐵基非晶合金及其制備方法。

背景技術

凝聚態物質大致分為三類：晶態物質、準晶態物質和非晶態物質。不同于傳統晶態材料，非晶態合金具有原子排列長程無序、短程有序的特殊微觀結構，具有獨特的物理、力學、化學和磁學性能，因而擁有廣泛的應用前景。非晶合金作為新材料出現于1934年，由德國科學家克雷默(Kramer)用蒸發沉積方法獲得非晶合金薄膜。真正的非晶歷史是從1960年美國加州理工學院的P.Duwez教授發明用快淬工藝制備非晶態合金(Au₇₅Si₂₅)開始的，使人工合成玻璃的范圍擴大到了金屬體系，但是其臨界冷卻速率(Rc)必須要在10⁶K/s以上才能形成非晶，較高的冷卻速率使得非晶合金只能以低維尺寸和形狀出現，如薄帶狀、絲狀、或者粉末。1969年Pond和Maddin用軋輥法成功制備出具有一定長度的連續非晶合金的條帶，這一技術為大規模生產非晶合金創造了條件。同年，陳鶴壽等采用快冷連鑄軋輥法(冷卻速度＞10⁵K/s)一次做出了供實驗研究的非晶薄帶，厚約30μm，寬幾毫米，長達幾十米，為非晶合金的大規模生產奠定了基礎。

經過近幾十年來長期不懈的努力，國內外科研工作者現已開發制備出Fe基、Ni基、Zr基、Cu基、Mg基、Co基、Ti基、稀土基等塊體非晶合金體系。其中Fe基非晶合金因其獨特的磁性能、較高的強度、優良的抗腐蝕性和相對低廉的價格，一直是非晶合金材料研究的熱點。

然而，作為一種潛在的功能材料，現有已開發的Fe基非晶合金體系還不同時擁有強的非晶形成能力和優良的軟磁性能，特別是對Fe基非晶合金的磁致伸縮性能的研究，幾乎還是一片空白。因此，開發和研制一種兼具優良磁性能、磁致伸縮性能和強非晶形成能力的Fe基非晶合金體系具有重要的工業應用價值。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高磁致伸縮鐵基非晶合金及其制備方法。

高磁致伸縮鐵基非晶合金的化學分子式為Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z，其中x、y和z分別為Dy元素、B元素和Si元素的原子百分數，100-x-y-z為Fe元素的原子百分數，5≤x≤25，20≤y≤25，0≤z≤10。

所述高磁致伸縮鐵基非晶合金的組成元素Fe、Dy、B或Si的原料純度是99.5％～99.9％。高磁致伸縮鐵基非晶合金具有228ppm的高磁致伸縮系數。

高磁致伸縮鐵基非晶合金的制備方法包括如下步驟：

步驟一：將工業純金屬原料Fe、Dy、Si和FeB合金，按Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z非晶合金成分以原子百分含量稱量并配料，將稱得的目標成分原料放入真空感應磁懸浮熔煉爐中，抽真空后利用電磁場和渦流的作用使合金懸浮加熱并熔化，將合金反復熔煉3～5次以獲得成分均勻的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z母合金錠子；

步驟二：把步驟一獲得的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z母合金錠子去除氧化皮后破碎成小塊Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金，并置于酒精中超聲波清洗；

步驟三：用步驟二得到的小塊Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金裝入下端開口且尺寸為(0.3～0.7)mm×5.0mm矩形口的石英管中，抽取真空至4.0×10^-3Pa后，在甩帶爐腔體內充入高純氬氣保護，采用高頻感應線圈加熱使其熔化，調節電流為10～25A，感應溫度為1000～1600℃，熔煉2～3min后用高純氬氣把熔融的合金液噴射到高速旋轉的銅輥上，迅速凝固并借助離心力拋離輥面，得到連續的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金薄帶；