[發(fā)明專利]一種FeCo基軟磁合金及其制備方法、應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112391583A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雪峰;齊家寧;李忠;劉先國;李紅霞;白國華
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;B22D11/06;C22C33/06;C22C38/10;C22C38/16;C22C45/02;H01F1/153;H01F1/147
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明屬于軟磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FeCo基軟磁合金，其化學(xué)組成為(Fe_0.8Co_0.2)_aB_bSi_cCu_d，其中，82≤a≤85，13≤b≤16，c＝1，d＝1，且滿足a+b+c+d＝100。本發(fā)明的FeCo基軟磁合金在快速冷卻過程中直接形成的，無需高溫退火工藝便具有高飽和磁感應(yīng)強度和低矯頑力的特點，且解決了退火帶來的退火脆性難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FeCo基軟磁合金及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

當(dāng)前，新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)，全球新材料產(chǎn)業(yè)競爭格局正慢慢發(fā)生重大調(diào)整。新一代信息技術(shù)、航空航天、新能源等領(lǐng)域的發(fā)展為磁性材料，尤其是軟磁材料，提供了更廣泛的發(fā)展空間。而隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源問題日益凸顯，工業(yè)企業(yè)中電力變壓器應(yīng)用非常普遍，在節(jié)能方面有比較大的挖掘潛力。目前應(yīng)用的硅鋼片作為變壓器鐵芯存在著損耗大、生產(chǎn)工序復(fù)雜等問題，不能滿足節(jié)能的需要。非晶態(tài)軟磁合金具有高飽和磁感應(yīng)強度、低矯頑力、低鐵芯損耗(約為硅鋼的1/5-1/3)等優(yōu)異軟磁性能，作為變壓器鐵芯，其損耗低，節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢明顯，符合節(jié)能降耗的要求，被廣泛地應(yīng)用于各種電力電子器件中。但是非晶態(tài)是種熱力學(xué)上的不穩(wěn)定態(tài)，在較高溫度使用時可能會析出粗大的晶體相，使其矯頑力急劇增大。此外，隨著使用頻率的升高，非晶合金的軟磁性能也會發(fā)生嚴(yán)重的惡化，因而限制了它的應(yīng)用范圍。正因為非晶態(tài)合金存在著飽和磁感應(yīng)強度偏低、高頻下磁性能惡化等問題，因此發(fā)展了納米晶。

1988年研究人員首次利用非晶態(tài)合金經(jīng)適當(dāng)退火工藝開發(fā)出Fe-Si-B-Cu-Nb納米晶合金，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)通過加入某些合金元素，例如Nb、Mo、Y等，并結(jié)合適當(dāng)?shù)木Щ嘶鸸に嚳梢赃m當(dāng)提高合金的飽和磁感應(yīng)強度并降低合金的矯頑力；而且，現(xiàn)有技術(shù)中納米晶軟磁合金的制備均需后續(xù)的退火處理。然而，與非晶態(tài)和大塊玻璃態(tài)軟磁合金相比，鐵基納米晶軟磁合金退火后極度脆性是公認(rèn)的缺點。自由Fe-Si-B-Nb-Cu體系中首次制得納米晶軟磁合金以來，過去幾十年里人們普遍認(rèn)為克服脆性是不可能的！迄今為止，尚沒有合成具有良好彎曲韌性的鐵基納米晶軟磁合金的報道。此外，合金中大量金屬非晶形成元素，如：Al、Gd、Nb、Mo、Y等的添加，不僅會增加非晶合金的生產(chǎn)成本，而且也會使得合金容易發(fā)生氧化反應(yīng)，不利于生產(chǎn)運輸。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點和不足，本發(fā)明提供一種FeCo基軟磁合金及其制備方法、應(yīng)用。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種FeCo基軟磁合金，其化學(xué)組成為(Fe_0.8Co_0.2)_aB_bSi_cCu_d，其中，82≤a≤85，13≤b≤16，c＝1，d＝1，且滿足a+b+c+d＝100。

作為優(yōu)選方案，a取值為84。

作為優(yōu)選方案，所述FeCo基軟磁合金為非晶納米晶結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供如上任一方案所述的FeCo基軟磁合金的制備方法，包括以下步驟：

S1、以Fe、Co、Cu、Si及合金Fe-B為原料加入非自耗真空電弧熔煉爐中并在氬氣保護(hù)下熔煉制成母合金錠；

S2、將母合金錠切割，打磨表面氧化皮后轉(zhuǎn)移到石英管中，采用中頻感應(yīng)熔煉爐熔化得到熔化后的鋼水；

S3、采用快淬法將熔化后的鋼水噴到銅輥上進(jìn)行快速冷卻，制得FeCo基軟磁合金條帶。

作為優(yōu)選方案，所述步驟S1中，熔煉反復(fù)進(jìn)行3-5次。