[發明專利]一種高磁感氮耦合鐵基非晶納米晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201811597955.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109440023B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 黎嘉威;王文泉;董亞強;賀愛娜;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C21D1/26;H01F1/047
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種高磁感氮耦合鐵基非晶納米晶合金及其制備方法，該方法包括：(1)將含氮原料進行熔煉得到氮耦合鐵基合金鑄錠；(2)將得到的氮耦合鐵基合金鑄錠破碎、重熔后，采用快速急冷制備技術制備得到完全非晶態的氮耦合鐵基非晶合金；(3)將得到的完全非晶態的氮耦合鐵基非晶合金依次進行二段退火和回火得到高磁感氮耦合鐵基非晶納米晶合金，所述的二段退火的第一段退火的溫度比第一晶化開始溫度低20～50℃，第二段退火的溫度介于第一晶化開始溫度和第二晶化開始溫度之間。上述方法提高了鐵基非晶納米晶合金的飽和磁感應強度，同時也提高了鐵基非晶納米晶軟磁合金在復雜、惡劣的環境中的服役性能。

技術領域

本發明涉及磁電功能材料領域，具體涉及一種高磁感氮耦合鐵基非晶納米晶合金及其制備方法。

背景技術

隨著電子電力行業的發展，迫切需要開發一種高飽和磁感應強度的合金材料。鐵基非晶納米晶合金具有矯頑力低、有效磁導率高、鐵損低等優點，且成本低廉、生產工藝簡單，近年來受到廣泛的關注。

公告號為CN 101796207 B的專利說明書公開了一種可加工性優異的非晶態合金薄帶，實施例1提供的Fe_余量Cu_0.98Nb_3.1Si_13.4B_9.3非晶態合金帶的飽和磁感應強度為1.24T。

公開號為CN 106917042 A的專利說明書公開了一種高頻高磁感應強度鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法，惰性氣氛保護下進行熔煉，熔煉溫度為1300～1800℃，熔化后保溫10～20min，冷卻得到母合金錠，母合金錠破碎后通過單輥急冷法制備連續的非晶合金，最后在500～600℃下熱處理1～90min后冷卻得到高頻高磁感應強度鐵基納米晶軟磁合金，飽和磁感應強度為1.30～1.55T。

然而，鐵基非晶納米晶合金在研發和應用方面仍存在諸多挑戰，例如：

(1)非晶合金的脆性問題。鐵基非晶合金，特別是納米晶合金，存在延性低、脆性大的問題，需要深入研究影響其延性的因素，探索提升延性的方法，保證使用安全。

(2)飽和磁感強度仍偏低，綜合磁學性能仍有待進一步提升。需要進一步研究新工藝或工藝性更好的合金，使合金具有高飽和磁感強度、低的矯頑力和高的磁導率，即獲得具有優異綜合性能的鐵基非晶合金或非晶納米晶合金。

(3)缺乏高效的非晶合金加工技術。非晶合金/納米晶合金因硬度高、較脆，加工較困難，加工效率不高。需要深入研究影響非晶/納米晶合金加工性能的因素，探索提高加工效率和保證加工質量的技術方法。

(4)開發滿足不同需求的軟磁非晶/納米晶合金體系。不同工業產品對非晶合金磁學性能的要求存在很大差異，需要針對不同應用領域、不同產品，開發滿足不同產品需要的多種軟磁非晶納米晶合金體系。

此外，鐵基非晶納米晶合金隨著飽和磁感應強度的提高，非晶的形成能力會逐漸下降，不利于獲得寬厚的非晶納米晶帶材合金。而且，鐵基非晶納米晶合金，尤其是具有高飽和磁感應強度的鐵基非晶納米晶合金，在高溫潮濕等惡劣環境下的耐腐蝕性能差，導致其服役穩定性較差。

所以，如何在保證鐵基非晶納米晶合金耐蝕性以及非晶形成能力的同時提高體系的飽和磁感應強度具有重要的意義。

氮元素的引入有利于提高非晶形成能力，可以改變合金原子之間的自旋相互作用，使體系的飽和磁感應強度得到有效的提高，還可以調控合金的相析出行為以及在腐蝕介質中的離子種類和離子行為。例如在鋼鐵中適量添加氮可以極大地提高鋼鐵的耐蝕性和力學性能。