[發明專利]一種具有高飽和磁化強度的Fe?B?Si系塊體非晶合金

有效

• 申請號: 201510836536.1
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN105420641B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 惠希東;斯佳佳;肖慎;車速;王坦;吳一棟
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;H01F1/153
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于非晶合金領域，具體涉及一種具有高飽和磁化強度和較好非晶形成能力的Fe-B-Si系塊體非晶合金。

背景技術

1995年，日本東北大學的Inoue等人采用銅模鑄造法首次制備出直徑1mm的Fe₇₃Al₅M₂P₁₁C₆B₄(M為Ga或Ge)塊體非晶合金，該合金同樣具有良好的軟磁性能，其飽和磁化強度為1.29T，矯頑力為6.8A/m。

自Fe基塊體非晶合金報道以來，軟磁性Fe基塊體非晶合金的開發研究得到了迅速的發展。目前主要的Fe基塊體非晶軟磁合金體系主要有以下幾個：Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si)；Fe-Co-Ni-(Zr,Nb,Hf,Ta)-B；Fe-Co-Ln-B(Ln為鑭系稀土元素)；Fe-(Co,Ni)-(Si,B)-(Nb,Zr,Ta)；Fe-(RE,Nb,Zr)-B(RE為稀土元素)。

傳統的Fe基非晶合金成分主要有：Fe₈₀B₂₀，牌號Metglas 2605，飽和磁化強度為1.61T,矯頑力為3.2A/m)；Fe₇₈B₁₃Si₉，牌號Metglas 2605S-2，飽和磁化強度為1.56T,矯頑力為2.4A/m)。典型的Fe基軟磁納米晶合金有：Fe₉₀Zr₇B₃，牌號Nanoperm，飽和磁化強度為1.63T,矯頑力為5.6A/m；Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁，牌號Finemet，飽和磁化強度為1.24T,矯頑力為0.53A/m。

三元Fe-B-Si非晶合金是目前主流的商業化非晶軟磁合金，該體系內非晶形成能力最大的合金成分是Fe₇₅B₁₅Si₁₀，但通過高冷速的甩帶工藝最大只能形成厚度約250μm的非晶薄帶。2002年，日本東北大學井上明九等人通過添加Zr、Nb合金元素顯著提高了該體系非晶合金的非晶形成能力。其中，通過銅模鑄造可以制備出直徑0.75mm的(Fe_0.75B_0.15Si_0.1)₉₉Zr₁非晶合金，該合金的飽和磁化強度為1.53T；此外，(Fe_0.75B_0.15Si_0.1)₉₉Nb₂塊體非晶合金的臨界尺寸達到1mm，飽和磁化強度為1.49T。由于非磁性組元Zr和Nb的添加，合金的非晶形成能力得到了提升，但飽和磁化強度有所降低。2013年，大連理工大學的Geng等人報道了一種臨界尺寸達到1.5mm的Fe_73.5B_17.6Si_5.9Zr_3.0塊體非晶合金，其飽和磁化強度為1.4T。顯然，Fe-B-Si-Zr系非晶合金總體上可以表現出較好的非晶形成能力和較高的飽和磁化強度。但是同時可以發現，能夠形成塊體非晶合金(臨界尺寸不小于1mm)的合金成分其Fe含量(原子分數)均低于75％，獲得的非晶合金的飽和磁化強度均小于1.5T。