[發明專利]一種基于硅元素的鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611239499.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106756644B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 楊元政;徐佳;李美瑤;楊會軍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;東莞美壹磁電科技有限公司
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;H01F1/153
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有式I所示的通式，Fe_xSi_yB_zP_nCu_mC_w I；其中，84.0≤x≤85.0，0≤y≤2，8.5≤z≤10.5，3≤n≤4，0.3≤m≤1，0≤w≤1，且x+y+z+n+m+w＝100。本發明在合金成分中加入Si元素，輔以相應的比例，再結合其他元素和比例的調整，基于硅元素對制備高性能鐵基非晶納米晶合金過程中，對熱處理的影響，在一定程度上提高了高鐵含量非晶/納米晶合金的非晶形成能力、提高熱穩定性，增加可選擇的退火區域，并且在熱處理過程中能有效的抑制惡化磁性能的Fe₂B相得析出，由此獲得優異的軟磁性能。

技術領域

本發明屬于軟磁合金功能材料技術領域，涉及一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法，尤其涉及一種基于硅元素的鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷進步，由于計算機網絡、高密度記錄技術、電力系統和高頻微磁器件等領域的發展和需要，越來越要求所用的各種元器件具備高性能、高品質、小型、輕量，這就要求制備這些器件的軟磁合金等金屬功能材料不斷提高性能。這其中，非晶軟磁合金均由各自的基體金屬和非金屬組成，前者是鐵磁性元素(鐵、鈷、鎳或者它們的組合)，它們用來產生磁性；后者是玻璃化元素，其主要作用是降低合金形成非晶態的臨界冷卻速度，易于得到非晶態。過渡族金屬(鋯、鉿、鈮等)及稀土金屬也容易與鐵、鈷、鎳形成非晶態合金，能夠替代非金屬元素。

自從20世紀60年代末開發出來的鐵基非晶合金和80年代后期又在鐵基非晶合金基礎上開發了鐵基非晶納米晶合金以來，相比于傳統的硅鋼片，鐵基非晶/納米晶合金制備工藝簡單，成本低廉，損耗低。因而，是理想的硅鋼片的替代材料，也成為了應用和研究最廣泛的非晶材料之一。現已成為電力及電子通訊行業磁性元器件中所用軟磁材料的研究熱點，目前不但在材料和工藝方面，而且在應用方面都取得了巨大進展，已廣泛應用于各種電力設備和電子器件中。

鐵基非晶/納米晶合金是經過成分的設計、母合金熔煉、快淬制帶成非晶和對非晶帶材熱處理等工藝加工而成；其中，成分的設計中元素的選取對獲得具有高性能的鐵基非晶/納米晶至關重要。經過20多年的研究發展，目前的鐵基非晶/納米晶合金已經主要發展成為三大體系，即Finemet(Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃)系合金、Nanoperm(Fe-M-B，M＝Zr，Hf，Nb等)系合金和HITPERM(Fe-Co-M-B，M＝Zr，Hf，Nb等)系合金。其中現在主要應用Finemet合金，以其較好的軟磁性能以及較低的成本在許多領域得到了廣泛的推廣。

在鐵基非晶/納米晶合金的成分設計過程中，在形成非晶合金的基礎上，著重看中金屬元素。如在合金三大體系中Finemet系合金、Nanoperm系合金和HITPERM系合金中，Fe含量的提高有利于獲得高飽和磁感應強度，Nb元素的添加有利于細化晶粒獲得低矯頑力和高磁導率等，Zr元素的添加有利于提高非晶形成能力和具有強的抗腐蝕能力等。

但是隨著下游應用領域的發展和要求，由于其軟磁性能還有待提高，在同等條件下應用需要較大的體積，不能適應輕量化、小型化的發展要求，嚴重的限制了其應用；而且與硅鋼相比由于其含有貴金屬Nb，也加大了材料的成本，不利于社會的發展。

因此，如何得到一種具有更高的軟磁性能，滿足輕量化、小型化的發展要求，又具有較低生產成本的高鐵含量非晶/納米晶軟磁合金，已成為業界諸多研究學者廣泛關注的焦點。

因此，本工藝開發出了通過簡單工藝制備具有優良的軟磁性能的一種新型的高飽和磁感應強度鐵基非晶/納米合金。

發明內容