[發(fā)明專利]一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210348457.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102828110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張群;趙浩峰;王玲;張?jiān)?/a>;劉光宇;邱奕婷;林瑩瑩;鄭澤昌;張金花;陸陽(yáng)平;唐江平;劉學(xué)劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/10
• 分類號(hào): C22C38/10;C22C33/06;C22C45/02;B22D11/06;H01F1/147;H01F1/153
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料及制備方法。

背景技術(shù)

CN201010176204.2號(hào)申請(qǐng)涉及一種鐵鈷基納米晶軟磁合金，該合金包括如下組分，其摩爾百分比：Fe40％～42.8％；Co40％～42.8％；M5％～8％；B5％～12％；Cu0.1％～1.5％，其中M為Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta中的至少一種。該發(fā)明還公開(kāi)了該軟磁合金的制備方法。。

這種材料中鈷含量太高。另外Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta均為較高熔點(diǎn)的稀貴元素，并且含量也都很高，這樣很容易在熔制中造成元素偏析，影響材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料，該材料在保證較好的軟磁性能的條件下，不僅減少了高價(jià)格的鈷金屬，而且具有良好的磁性能。

本發(fā)明的另一目的是提供一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金的材料制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料，該材料各成分的重量百分含量為：Co4％～6.5％,Ni5％～8％,Gd3％～5％,Ir?0.01％～0.05％，Tm0.1％～0.5％，Dy0.1％～0.5％，Al2％～4％，P0.1％～0.5％，B1％～3％，其余為Fe。

本發(fā)明低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料的組織特點(diǎn)為納米晶。納米晶晶粒尺寸為50-100nm。

上述低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）首先將各成分的重量百分含量為：Co?4％～6.5％,Ni5％～8％,Gd3％～5％,Ir?0.01％～0.05％，Tm?0.1％～0.5％，Dy?0.1％～0.5％，Al?2％～4％，P?0.1％～0.5％，B?1％～3％，其余為Fe進(jìn)行配料，原料Co、Ni、Ir?、Tm、Dy、Al、P、B、Fe的純度均大于99.9％，Gd以鐵釓中間合金的方式加入，鐵釓合金中Gd的重量百分比為35%；

（2）將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1580-1600℃，澆注冷卻后得到母合金；

（3）然后將所述母合金再放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1570-1590℃，所述重熔管式坩堝置于真空感應(yīng)成型爐內(nèi)，重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處，重熔管式坩堝內(nèi)放置一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞和管式坩堝內(nèi)壁的間隙為0.5-0.9mm，所述母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，合金熔融膨脹溢出后與旋轉(zhuǎn)的成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣接觸，熔融合金熔潭被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊上的輪緣拖拽形成合金絲，（4）然后將合金絲置于300-350℃，保溫2-4小時(shí)得到低鈷鎳高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度納米晶鐵基軟磁合金材料。

步驟4）中成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為26～28m/s，所得合金絲的直徑為200-300μm。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

本發(fā)明合金材料中采用的Tm和Dy都可提高材料的非晶形成能力。B作為非晶形成元素能夠擴(kuò)大?Fe基非晶合金的非晶形成范圍,?穩(wěn)定非晶相,?而且?B的加入還能提高合金的居里溫度。P也是提高非晶形成能力的一種元素。因?yàn)?P價(jià)格比?B低,?可以降低合金成本，而且在制備過(guò)程中,?由于?P的熔點(diǎn)低,可以降低合金熔煉過(guò)程中能量損耗。

材料成份中的P、B、Tm和Dy共同存在可使團(tuán)簇中原子間相互作用強(qiáng),?則原子擴(kuò)散便困難，因此提高材料非晶形成能力。

Al?、Co和N?i為納米晶形核提供位置。Co含量增大,?納米晶體積分?jǐn)?shù)增大,晶粒間磁耦合加強(qiáng),Al、Co和N?i共同作用，保證了納米晶的形成。

Ir提高非晶形成能力并阻礙納米晶長(zhǎng)大。因此，Ir、P、B、Tm和Dy共同作用，可抑制納米晶尺寸長(zhǎng)大。

Co?提高材料的高溫磁性能,?非晶的居里溫度隨著?Co含量的增加而增大,?高溫磁導(dǎo)率也隨?Co含量增加而增大。Al和N?i?也具有較好的軟磁性能，磁導(dǎo)率和電阻率高。Al、Co和Ni結(jié)合強(qiáng)化了鐵磁性作用，有效提高了材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。

本發(fā)明合金在凝固中，采用快速冷卻和合金化結(jié)合，可以有效減小合金中的相，保證化學(xué)成分的均勻分布，也保證了合金的磁性能。熱處理可降低快速造成的內(nèi)應(yīng)力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：?