[發(fā)明專利]具有硬磁性的Fe基塊體合金及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010215785.6
• 申請(qǐng)日: 2010-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN101886233A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚曉華;徐暉;滿華;楊麗萍;陶雪云;唐永軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/02
• 分類號(hào): C22C45/02;B22D18/06;C22F1/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有硬磁性的Fe基塊體合金及其制備方法，屬磁性合金材料及加工工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1934年，Kramer采用蒸汽沉積的方法獲得了非晶薄膜。1950年，Brenner等人采用電沉積的方法制備出了Ni-P非晶薄膜。20世紀(jì)60年代，非晶態(tài)合金的研究獲得了重要突破。1960年，美國加州理工學(xué)院Duwez等人采用熔體快速冷卻的方法(急冷法)首先制得了Au-Si非晶合金。由于非晶合金具有優(yōu)異的機(jī)械性能、抗腐蝕性能以及磁性性能，使得某些合金系的非晶合金擁有良好的應(yīng)用前景。其中，磁性大塊非晶的應(yīng)用最為廣泛。但是用急冷法制備的非晶合金由于需要非常高的冷卻速率(10⁵K/s以上)，只能獲得很薄的帶和絲狀非晶合金，這使得非晶在實(shí)際應(yīng)用時(shí)受到了很大的限制。近年來，在三維大尺寸塊狀非晶合金的研究領(lǐng)域取得了較大突破，利用Zr-Al-Ni-Cu系母材制備了直徑達(dá)15mm的非晶棒材，1997年，日本東北大學(xué)的Inoue研究小組研究了Pd-Ni-P合金，并通過用Cu取代了30％的Ni得到了直徑72mm的Pd-Cu-Ni-P合金，被認(rèn)為是迄今為止具有最好玻璃形成能力的合金系。

目前永磁材料的制備方法主要是將非晶化的薄帶進(jìn)行晶化處理，然后粘結(jié)或是燒結(jié)成型，工藝復(fù)雜，成本高。2002年，張偉等人在對(duì)(Fe，Co)-(Nd，Dy)-B合金的晶化過程的研究中發(fā)現(xiàn)，合金晶化后可以使合金轉(zhuǎn)變?yōu)橛泊判裕苽涑隽酥睆綖?.5mm的具有硬磁性的棒狀Fe₆₇Co_9.4Nd_3.1Dy_0.5B₂₀塊體合金。這一發(fā)現(xiàn)為具有硬磁性塊體合金的研究提供了一種新的思路，通過吸鑄和隨后的熱處理制備塊體永磁材料可以降低成本，容易制備形狀復(fù)雜的材料。我們通過成分調(diào)節(jié)，用銅模吸鑄法及常規(guī)熱處理工藝制備得到一種具有硬磁性的Fe基塊體合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種簡便的制備具有硬磁性的Fe基塊體合金的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的。

一種具有硬磁性的Fe基大塊非晶合金，其特征在于該合金的成分以原子百分含量計(jì)為：

Fe????25～50％

Co????20～35％

Zr????1～7％

Nd????2～8％

B????15～25％

上述Fe基塊體合金的制備方法，其特征在于該方法具有以下工藝步驟：

a.將工業(yè)純金屬原料Fe、Co、Zr、Nd以及FeB合金，以原子百分含量計(jì)為：Fe?25～50％、Co?20～35％、Zr?1～7％、Nd?2～8％、B?15～25％進(jìn)行配料，然后用真空非自耗電弧爐在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉電流密度為100～220A/cm²，將合金反復(fù)熔煉3～5次；采用銅模吸鑄法澆注，制得母合金；

b.重熔母合金后采用銅模吸鑄法澆注，制得Fe基大塊非晶合金。

c.將上述大塊非晶合金在680～800℃，真空度為3×10^-3Pa～5×10^-3Pa條件下進(jìn)行真空退火處理，退火時(shí)間為10～40分鐘，制得具有硬磁性的Fe基塊體合金。

本發(fā)明中所用的原料為純金屬Fe、Co、Zr、Nd以及FeB中間合金。

本發(fā)明合金具有較好的非晶形成能力，在室溫下表現(xiàn)為優(yōu)良的軟磁性能。經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼婵仗幚砗蠛辖鹩绍洿判赞D(zhuǎn)變?yōu)橛泊判浴D1為本發(fā)明的合金在室溫下的磁滯回線圖，圖中比較了鑄態(tài)和經(jīng)過真空退火后樣品的磁性能。可以看出，本發(fā)明的Fe基合金在鑄態(tài)時(shí)為軟磁性能，經(jīng)過真空退火后，合金由軟磁性變?yōu)橛泊判裕柡痛呕瘡?qiáng)度M_s＝57.1Am²/kg，矯頑力_jH_c＝179kA/m。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：

(1)新的合金配方。在Fe-Co-Zr-B的基礎(chǔ)上添加合金元素Nd，調(diào)整合金成分，使得Fe-Co-Zr-Nd-B合金不僅有比較好的非晶形成能力，而且在晶化后還可以使合金生成Nd₂Fe₁₄B相，從而使合金具有硬磁性。