[發(fā)明專(zhuān)利]一種含亞納米尺度有序團(tuán)簇的鐵基非晶合金、制備方法及其納米晶合金衍生物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910897387.8
• 申請(qǐng)日: 2019-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111850431B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 門(mén)賀;郭海;霍利山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波中科畢普拉斯新材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C45/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C45/02;H01F1/153;H01F41/02
• 代理公司: 寧波甬致專(zhuān)利代理有限公司 33228
• 代理人: 沈春紅

一種含亞納米尺度有序團(tuán)簇的鐵基非晶合金、制備方法及其納米晶合金衍生物，其特征在于，所述鐵基非晶合金的組分表達(dá)式為Fe_aSi_bB_c(Cu_dX_e)M_fM’_g，其中X為T(mén)i、Zr和Hf中的至少一種，M為V、Ta和Nb中的至少一種，M’為Co、Ni、C、P、Ge、Cr、Mn、W、Zn、Sn、Sb和Mo中的至少一種，a、b、c、d、e、f和g分別表示對(duì)應(yīng)元素的原子百分含量，并滿足：74≤a≤82，8≤b≤15，4≤c≤10，0.5≤d≤1.2，0.4≤e≤1.8，1≤f≤3.5，0≤g≤1，0.8≤e/d≤1.5且a+b+c+d+e+f+g＝100；所述非晶合金是由原子完全無(wú)序排列的非晶合金基體和均勻彌散分布于基體中的尺寸為0.5?2nm范圍內(nèi)的有序原子團(tuán)簇組成的復(fù)合材料。100kHz頻率下具有35000以上的有效磁導(dǎo)率，同時(shí)具有1.3T以上的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，兼具更高的高頻磁導(dǎo)率、更低損耗和更高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性功能材料領(lǐng)域中的軟磁材料，尤其涉及一種含亞納米尺度有序團(tuán)簇的鐵基非晶合金、制備方法及其納米晶合金衍生物。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)軟磁材料(如鐵氧體、硅鋼等)相比，非晶納米晶軟磁合金是一類(lèi)新型的軟磁材料，具有更低的矯頑力、更高的磁導(dǎo)率等優(yōu)異的軟磁性能和較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。利用非晶納米晶合金作為鐵芯材料制造成的變壓器、電機(jī)、互感器、濾波電感、逆變器、無(wú)線充電模組等電力電子元器件，與傳統(tǒng)軟磁材料制造而成的同類(lèi)元器件相比，具有體積更小、效率更高、精度和品質(zhì)更高等優(yōu)勢(shì)，因而已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、變頻電器、電力系統(tǒng)、新能源發(fā)電、通訊及電子設(shè)備、無(wú)線充電等領(lǐng)域，為人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中各類(lèi)電力電子器件向小型化、節(jié)能化、高精密化發(fā)展發(fā)揮了重大的作用。

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，當(dāng)前各領(lǐng)域?qū)﹄娏﹄娮釉骷男枨笠苍诓粩嗵嵘娏﹄娮釉骷^續(xù)向小型、節(jié)能、高精密化發(fā)展外，其使用頻率也在迅速提高。如近幾年新興的無(wú)線充電領(lǐng)域，基于電磁感應(yīng)原理的Qi無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)已在智能手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表等消費(fèi)電子產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用，其無(wú)線電能傳輸?shù)碾姶挪l率在100-205kHz之間，即其中軟磁材料的工作頻率在100-205kHz之間；而同樣基于電磁感應(yīng)原理的PMA標(biāo)準(zhǔn)，其電磁波頻率高達(dá)277-357kHz之間，傳輸功率比Qi標(biāo)準(zhǔn)要更大，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊。在高頻濾波電感領(lǐng)域的高端場(chǎng)合，如高檔汽車(chē)用共模電感，其工作頻率目前也已達(dá)到100kHz以上，并且有迅速向更高頻率段發(fā)展的趨勢(shì)和要求。隨著5G技術(shù)的推廣應(yīng)用，電子元器件向更高頻率段發(fā)展是必然趨勢(shì)。

電力電子元器件向小型化、節(jié)能化、高頻化、高精密化發(fā)展，對(duì)其中軟磁材料的要求便是：兼具更高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、更高的高頻磁導(dǎo)率μ、更低的矯頑力Hc和更低的損耗值。目前常用的軟磁材料中，硅鋼具有最高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(2.0T以上)，但其矯頑力Hc和損耗較大，磁導(dǎo)率較低，僅適用于配電變壓器、常規(guī)電機(jī)等低頻場(chǎng)合(1kHz以下)；鐵氧體具有較高的高頻磁導(dǎo)率，但其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度太低，一般不到0.5T，阻礙了器件的小型化和高功率化；商業(yè)化的非晶軟磁合金帶材具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(～1.56T)，但高頻磁導(dǎo)率較低、高頻損耗較大，主要應(yīng)用于10kHz以下的場(chǎng)合；商業(yè)化的FINEMET系列納米晶軟磁合金帶材，目前是10kHz以上頻率段優(yōu)勢(shì)較明顯的軟磁材料，具有～1.25T的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，較高的高頻磁導(dǎo)率和較低的高頻損耗。但隨著電力電子元器件向進(jìn)一步小型化、高功率化和高頻化的發(fā)展，商業(yè)化的FINEMET系列納米晶合金帶材的劣勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)：(1)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，不利于器件進(jìn)一步小型化或高功率化；(2)100kHz以上頻率段的磁導(dǎo)率不夠高，阻礙元器件進(jìn)一步高頻化發(fā)展。