[發明專利]一種低成本且具有優異軟磁性能的鐵基非晶/納米晶薄帶及其制備方法

無效

• 申請號: 201110276106.0
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102304680A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 宋旼;孫瑩瑩;孫超;肖代紅;賀躍輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;B22D11/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明涉及一種具有優異軟磁性能的新型FeCuSiBAl系非晶/納米晶薄帶，屬于功能材料中軟磁合金領域。?

背景技術

鐵基非晶/納米晶合金具有高磁感、高磁導率、低損耗、低成本等特點，可以替代Co基非晶合金、晶態坡莫合金和鐵氧體，廣泛應用于高頻電力電子和電子信息領域。?

在傳統的Fe-Si-B非晶合金中添加Cu、Nb并經過熱處理制得的Finemet合金(Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉，Journal?of?Applied?Physics.，1988，vols.64，P6044)在具有高飽和磁感應強度(Bs＝1.35T)的同時初始磁導率高達10萬以上。但由于該合金中含有價格昂貴的Nb，增加了工業生產成本，且合金在熔融態時由于Nb的加入粘度增大，流動性差，降低了合金的非晶形成能力。因此，許多學者以Finemet合金為基礎，通過調整合金組分及含量來達到性能的優化及成本的降低，如Yoshizawa公布的Fe₇₆Cu_0.6Nb_2.4Si₁₂B₉納米晶合金在1kHz時有效磁導率高達1.7×10⁵，且飽和磁感應強度B₈₀₀保持在1.37T(Scripta?Materialia，2001，vols.44，P1321)；Inoue等人去除Finemet合金中的Cu獲得(Fe_0.75B_0.15Si_0.10)_100-xNb_x(x＝1，2，4)非晶合金，飽和磁感應強度Bs高達1.47～1.51T，矯頑力低至2.9～3.7A/m(Materials?Transactions，2002，vols.43，P766)。另外，先后出現的Fe-Cu-V-Sn-Si-B、Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si，Ge)-(Nb，Mo，Gr)、Fe-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb，Ta，Mo，W)-B系非晶/納米晶合金也表現出優良的軟磁性能。但是，這些合金所含的Nb、Mo、W等元素價格昂貴，且成分復雜，提高了實際生產的成本與可操作性。因此，開發出價格低廉、成分簡單且軟磁性能優異的鐵基非晶/納米晶軟磁合金有著重要的實際應用價值。目前尚沒有利用廉價的Al元素完全取代昂貴的Nb元素，來改善Finemet合金軟磁性能的公開報道。?

發明內容

本發明的目的旨在克服現有Finemet型合金工業生產中存在的不足和缺陷，提出一種組分配比合理，生產工藝簡單，通過采用廉價的金屬Al替代Finemet中價格昂貴的Nb來?降低生產成本并表現在優異軟磁性能的新型鐵基非晶/納米晶軟磁合金薄帶及其制備方法。?

一種低成本且具有優異軟磁性能的鐵基非晶/納米晶薄帶，具有以下原子百分比的組分：?

Cu???1.05～3％?

Si???13.6～15％?

B????9.05～12.5％?

Al???0.1～10％?

余量為Fe，各組分之和為100％。?

優選各組分的原子百分比為：1.05％Cu，13.6％Si，9.05％B，0.1％Al，其余為Fe。?

或者：3％Cu，15％Si，10％B，2％Al，其余為Fe。?

或者：1.05％Cu，13.6％Si，9.05％B，10％Al，其余為Fe。?

或者：2％Cu，14％Si，12.5％B，7％Al，其余為Fe。?

低成本且具有優異軟磁性能的鐵基非晶/納米晶薄帶的制備方法：按原子百分比計算并稱量出各組分；在真空及保護性氣氛條件下，熔煉制取Fe-Cu-Si-B-Al母合金；再在保護性氣氛下感應熔融母合金，并噴射至銅輥上，急冷凝固形成非晶薄帶；在真空條件下對非晶薄帶進行退火，即可。?

所述的熔煉制取Fe-Cu-Si-B-Al母合金的具體步驟如下：將各組分放入真空中頻感應熔煉爐中，抽真空至1×10^-3～1×10^-1Pa，充入氬氣保護，氬氣壓力為0.01～0.1MPa，熔煉溫度1600～2400℃，熔煉5～60分鐘后隨爐冷卻；合金反復熔煉3～5次。?