[發(fā)明專利]一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510293400.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104878324B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;齊天龍;李艷輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/00
• 分類號(hào): C22C45/00;C22C30/00;C22C1/03;H01F1/153
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 關(guān)慧貞,梅洪玉

1.一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金，其特征在于，M代表P、C、Si中的至少1種元素，其中Fe含量為20～30at.％，Co含量為20～30at.％，Ni含量為20～30at.％，M+B總含量為20～30at.％；當(dāng)M中含有Si時(shí)，P含量為0～5at.％，C含量為0～5at.％，Si含量為5～10at.％，B含量為10～20at.％；當(dāng)M不含Si時(shí)，P含量為5～12.5at.％，C含量為5～12.5at.％，B含量為5～12.5at.％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金，其特征在于：該FeCoNiMB高熵塊體非晶合金為Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Si_7.5B_17.5、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Si₁₀B₁₅、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₅C₄Si₆B₁₀、Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₁₂C₈B₅或Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅P₁₀C₁₀B₅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金，其特征在于：合金的飽和磁化強(qiáng)度為0.80～0.87T，矯頑力為1.1～3.4A/m，1kHz下有效磁導(dǎo)率為12500～19800，屈服強(qiáng)度為2817～3624MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?.3～3.1％。

4.權(quán)利要求1或2所述一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金的制備方法，其特征在于：

(1)采用純度大于99.5wt％的Fe、Co、Ni、C、B、Si和Fe₃P按權(quán)利要求1或2所述成分進(jìn)行稱重配料；

(2)含P或C元素的合金采用中頻或高頻感應(yīng)熔煉制備母合金錠，即將原料裝入感應(yīng)熔煉爐的坩堝內(nèi)，在Ar氣氛圍中，采用中頻感應(yīng)熔煉或高頻感應(yīng)熔煉3遍，得到成分均勻的母合金錠；其他合金采用非自耗電弧爐制備母合金錠，即將原料裝入自耗電弧爐的坩堝內(nèi)，在Ar氣氛圍下進(jìn)行熔煉，合金反復(fù)熔煉4遍，以保證成分均勻；

(3)將母合金錠破碎后裝入石英管中，采用銅模噴鑄工藝，即在Ar氣氛圍下，先通過(guò)感應(yīng)熔煉加熱母合金至熔化狀態(tài)，而后利用高壓氣體將合金液體噴到高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，以20～40m/s的速度甩帶，制得寬約2mm、厚約15～50μm的合金條帶；采用同樣方法熔化母合金錠后利用高壓氣體將合金液體噴入銅模內(nèi)，制得直徑為1～1.5mm，長(zhǎng)度約為50mm的高熵非晶合金棒材；

(4)檢測(cè)合金樣品的結(jié)構(gòu)、熱性能、磁性能和力學(xué)性能；合金結(jié)構(gòu)由X射線衍射儀和高分辨透射電子顯微鏡表征；合金熱性能由差示掃描量熱儀評(píng)價(jià)；合金飽和磁化強(qiáng)度采振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)試，外加磁場(chǎng)最大為800kA/m；合金矯頑力由B-H回線測(cè)量?jī)x測(cè)量；合金有效磁導(dǎo)率由阻抗分析儀測(cè)量，頻率為1kHz；在磁性能測(cè)試前，合金需在低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度100K下真空退火300秒以消除內(nèi)應(yīng)力；合金的強(qiáng)度和塑性變形能力通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，樣品直徑1mm，高2mm，應(yīng)變速率設(shè)定為5×10^-4s^-1。

5.權(quán)利要求3所述一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金的制備方法，其特征在于：

(1)采用純度大于99.5wt％的Fe、Co、Ni、C、B、Si和Fe₃P按權(quán)利要求1或2所述成分進(jìn)行稱重配料；

(2)含P或C元素的合金采用中頻或高頻感應(yīng)熔煉制備母合金錠，即將原料裝入感應(yīng)熔煉爐的坩堝內(nèi)，在Ar氣氛圍中，采用中頻感應(yīng)熔煉或高頻感應(yīng)熔煉3遍，得到成分均勻的母合金錠；其他合金采用非自耗電弧爐制備母合金錠，即將原料裝入自耗電弧爐的坩堝內(nèi)，在Ar氣氛圍下進(jìn)行熔煉，合金反復(fù)熔煉4遍，以保證成分均勻；

(3)將母合金錠破碎后裝入石英管中，采用銅模噴鑄工藝，即在Ar氣氛圍下，先通過(guò)感應(yīng)熔煉加熱母合金至熔化狀態(tài)，而后利用高壓氣體將合金液體噴到高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，以20～40m/s的速度甩帶，制得寬約2mm、厚約15～50μm的合金條帶；采用同樣方法熔化母合金錠后利用高壓氣體將合金液體噴入銅模內(nèi)，制得直徑為1～1.5mm，長(zhǎng)度約為50mm的高熵非晶合金棒材；

(4)檢測(cè)合金樣品的結(jié)構(gòu)、熱性能、磁性能和力學(xué)性能；合金結(jié)構(gòu)由X射線衍射儀和高分辨透射電子顯微鏡表征；合金熱性能由差示掃描量熱儀評(píng)價(jià)；合金飽和磁化強(qiáng)度采振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)試，外加磁場(chǎng)最大為800kA/m；合金矯頑力由B-H回線測(cè)量?jī)x測(cè)量；合金有效磁導(dǎo)率由阻抗分析儀測(cè)量，頻率為1kHz；在磁性能測(cè)試前，合金需在低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度100K下真空退火300秒以消除內(nèi)應(yīng)力；合金的強(qiáng)度和塑性變形能力通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，樣品直徑1mm，高2mm，應(yīng)變速率設(shè)定為5×10^-4s^-1。