[發(fā)明專利]激光輻照制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法

無效

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• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102424896A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑勇;馬千里;張國銳;于利蒙;季凌飛;蔣毅堅(jiān)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光輻照制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前研究開發(fā)應(yīng)用的鐵基軟磁合金材料主要是FeCuMSiB型合金。FeCuMSiB型合金的典型成分為Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉(商品牌號為Finemet)。鐵基納米晶軟磁合金具有高磁導(dǎo)率、高飽和磁通、低矯頑力、低鐵損、頻散特性好等優(yōu)點(diǎn)，可作為變壓器、互感器、電感器和傳感器鐵芯及磁屏蔽材料等，在電力電子工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

鐵基納米晶合金一般通過晶化方法制備，即用晶化的方法在非晶材料中形成部分α-Fe(Si)納米晶組織，從而改善其綜合軟磁性能。由于這種材料的優(yōu)異性能和重要的應(yīng)用價值，成為全世界范圍的重點(diǎn)研究材料之一。迄今，退火晶化是應(yīng)用最廣的一種手段，一般的退火處理時采用各種加熱爐進(jìn)行熱處理，如真空感應(yīng)爐等。但退火工藝也有一些缺點(diǎn)：工藝比較復(fù)雜，退火處理由于操作疏忽造成材料很高的報廢率，能耗高，且材料脆性高，嚴(yán)重影響了材料的應(yīng)用；同時，退火晶化除α-Fe(Si)晶體相形成外，經(jīng)常伴有對磁性能有害的Fe-B相形成。

在激光表面晶化制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法(專利申請?zhí)?00510045640.5)中，針對鐵基非晶帶FeCuMSiB型和FeMB型合金，利用CO₂激光和Nd:YAG脈沖激光實(shí)現(xiàn)表面納米晶化。而鐵基非晶納米晶軟磁材料的激光誘導(dǎo)表面納米化制備方法(專利申請?zhí)?00910010352.4)針對前者存在的脆性問題，選擇了Nd:YAG脈沖激光對帶狀材料一次或多次進(jìn)行掃描輻照，然而非晶納米晶帶狀材料應(yīng)用時一般都要經(jīng)過盤繞以圓盤狀的形式去應(yīng)用，材料經(jīng)過激光輻照處理后變脆是不可避免的，嚴(yán)格控制材料脆性對激光處理工藝要求比較苛刻，同時對原始材料的同一性也有較高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種在常溫常壓下可控、快速地用激光輻照制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法，通過對樣品進(jìn)行組合封裝閉合磁路測試，測試其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑場、磁道率以分析其實(shí)用性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種激光輻照制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法，其步驟包括：

A、采用單輥熔體急冷法生產(chǎn)的鐵基非晶合金-Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉薄帶材料，將其通過卷繞機(jī)繞制成管狀卷帶；

B、將管狀卷帶的薄帶材料用丙酮超聲波清洗干凈，并吹干或者自然風(fēng)干至表面干燥；

C、將管狀卷帶的薄帶材料置于使管狀卷帶旋轉(zhuǎn)的輻照臺上，并使薄帶材料的側(cè)面朝上，呈圓柱狀；

D、將石英玻璃片墊在管狀卷帶下面，防止管狀卷帶與輻照臺之間傳熱；

E、開動輻照臺，使管狀卷帶的薄帶材料沿軸心以720r/min的速度旋轉(zhuǎn)；

F、用波長為1.07μm的摻鐿光纖激光經(jīng)過準(zhǔn)直處理后照射薄帶材料的側(cè)面，且激光器準(zhǔn)直光斑中心對準(zhǔn)管狀卷帶側(cè)面輻照區(qū)域中心，使得薄帶材料在快速旋轉(zhuǎn)中側(cè)面被均勻輻照。

所述的步驟F中，摻鐿光纖激光的功率為60～87w，輻照時間正反各15min，準(zhǔn)直光斑直徑為5mm。

本發(fā)明的另一種激光輻照制備管狀卷帶鐵基非晶納米晶軟磁合金的方法，其步驟包括：

A、采用單輥熔體急冷法生產(chǎn)的鐵基非晶合金-Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉薄帶材料，將其通過卷繞機(jī)繞制成管狀卷帶；

B、將管狀卷帶的薄帶材料用丙酮超聲波清洗干凈，并吹干或者自然風(fēng)干至表面干燥；

C、將管狀卷帶的薄帶材料置于使管狀卷帶旋轉(zhuǎn)的輻照臺上，并使薄帶材料的側(cè)面朝上，呈圓柱狀；

D、將石英玻璃片墊在管狀卷帶下面，防止管狀卷帶與輻照臺之間傳熱；

E、開動輻照臺，使管狀卷帶的薄帶材料沿軸心以720r/min的速度旋轉(zhuǎn)；

F、用波長為1.07μm的摻鐿光纖激光經(jīng)過準(zhǔn)直處理后，經(jīng)焦距為50mm的聚焦鏡離焦，然后照射到薄帶材料的側(cè)面，且激光器準(zhǔn)直離焦光斑中心對準(zhǔn)管狀卷帶側(cè)面輻照區(qū)域中心，使得薄帶材料在快速旋轉(zhuǎn)中側(cè)面被均勻輻照。