[發(fā)明專利]一種鐵鈷基韌性納米晶軟磁合金及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610095978.X
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN107103976A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 韓燁;朱勝利;井上明久;崔振鐸;楊賢金
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01F1/153
• 分類號: H01F1/153;C22C45/02;C22C38/10;C22C38/12;C22C38/32;C22C38/18
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發(fā)明屬于磁性功能材料領域，具體來說涉及一種鐵鈷基韌性納米晶軟磁合金及其制備方法。

背景技術

鐵基非晶合金材料是一種新型的軟磁材料，通過快速凝固在原子層次控制了液態(tài)金屬的排列，使原子排列保持液態(tài)金屬的長程無序狀態(tài)。由于原子排列不規(guī)則、長程無序、沒有晶粒晶界的存在，因而非晶軟磁材料具有低損耗、極佳的機械性能、磁性能和抗腐蝕性等優(yōu)點。

通過非晶合金演變納米晶的可控性，得到了性能更加優(yōu)異的非晶/納米晶復合結構軟磁材料。例如，通過對Fe-Si-B-Nb-Cu非晶合金適當?shù)耐嘶鹛幚恚琘oshizawa得到了非晶/納米晶復合結構，即在非晶的基體中均勻分布著平均粒徑約10納米的晶體顆粒。他們發(fā)現(xiàn)，該合金系可以呈現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性能。以Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁合金為例，其矯頑力低至0.53A/m，磁導率高達100000，鐵芯損耗低至280kW/m³。該合金系由于優(yōu)異的軟磁性能于1988年成功商業(yè)化，命名為FINEMET(Y.Yoshizawa,S.Oguma,K.Yamauchi.New Fe-based soft magnetic alloys composed of ultrafine grain structure.J.Appl.Phys.,64(1988)6044-6046.)。

在此之后，又有一大批新型納米晶軟磁合金相繼問世。例如，F(xiàn)e-M-B-Cu合金和Fe-Co-M-B-Cu合金(M＝Zr,Hf,Nb,Ta)于1991和1999年分別被商業(yè)化，命名為NANOPERM(K.Suzuki,M.Kikuchi,A.Makino,A.Inoue,T.Masumoto,Changesin Microstructure and Soft Magnetic-Properties of an Fe₈₆Zr₇B₆Cu₁Amorphous Alloy Upon Crystallization,Mater.Trans.,JIM,32(1991)961-968.)和HITPERM(M.A.Willard,M.Q.Huang,D.E.Laughlin,M.E.McHenry,J.O.Cross,V.G.Harris,C.Franchetti,Magnetic properties of HITPERM(Fe,Co)₈₈Zr₇B₄Cu₁magnets,J.Appl.Phys.,85(1999)4421-4423.)。NANOPERM較FINEMET有著更高的飽和磁感應強度，而HITPERM因Co的加入提高了居里溫度，更適用于高溫的應用場合。

近些年來，為了滿足器件集成化的要求，人們致力于開發(fā)具有更高飽和磁感應強度的新型納米晶合金成分。例如，2007年，Ohta等人在Fe-Si-B-Cu納米晶合金系中獲得了超過1.8T的高飽和磁感應強度(M.Ohta,Y.Yoshizawa,Magnetic properties of nanocrystalline Fe_82.65Cu_1.35Si_xB_16-x alloys(x＝0-7),Appl.Phys.Lett.,91(2007)062517.)，而隨后的2009年，Makino等人開發(fā)的Fe_81.7Si₉B₇P₂Cu_0.3納米晶合金飽和磁感應強度達到1.9T(A.Makino,H.Men,T.Kubota,K.Yubuta,A.Inoue,New ExcellentSoft Magnetic FeSiBPCu Nanocrystallized Alloys With High Bs of 1.9TFrom Nanohetero-Amorphous Phase,IEEE T.Magn.,45(2009)4302-4305.)，是目前所有納米晶合金報道的最高值。

但是，與非晶合金不同，鐵基納米晶合金條帶呈現(xiàn)彎折脆性(對折后斷裂)，這是納米晶材料所面臨的最嚴重的問題。一直以來，人們希望找到克服這一問題的途徑，但相關的成果卻鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容