[發明專利]一種具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金

在審

• 申請號: 202011468610.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112652435A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 朱正吼;毛宇辰
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01F1/153
• 分類號: H01F1/153;C22C38/00;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/16;C22C45/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 許瑩瑩

本發明公開了一種具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金，由鐵基合金制備而成；該鐵基納米晶合金以原子百分比計由下述組分組成：Cu：0～1.5％；Nb：0～3.5％；Si：8～15％；B：6～13％；Y：0.1～5％；Fe：余量。本發明通過優化合金配方設計，在鐵基納米晶合金成份的基礎上通過添加少量稀土元素Y，制備出的鐵基納米晶合金薄帶，具有優異的高溫軟磁性能。

技術領域

本發明屬于鐵基合金材料技術領域，具體涉及一種具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金。

背景技術

鐵基納米晶合金材料標準成分為Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉，目前已廣泛應用在電力、電子領域。但未來的磁性器件開始向小型、節能方向發展，應用領域和場所也愈來愈廣泛，尤其是隨著新能源汽車的發展，鐵基納米晶合金材料在汽車電子中的應用，環境工況非常惡劣。現有的材料在高溫環境下，磁性能穩定性較差。

目前對鐵基合金改性的研究大多針對常溫性能，如專利申請CN103924169A公開一種微量稀土釔改性的低成本高導磁鐵基納米晶合金，加入微量釔0.0003％～0.02％(化學成分重量比)，并控制Nb含量，使得制備得到的鐵基納米晶合金具有優異的導磁性。

但是，當鐵基納米晶磁芯主要用在電源產品中，其溫度范圍最高在大概60℃；而鐵基合金應用于電動汽車的車載電子系統時，其對高溫性能的要求要大于常規產品的應用，如汽車電子要求至少在120℃，如果應用在汽車發動機周邊的設備，那使用時溫度可高達150℃。目前現有的鐵基合金材料一旦周遭溫度上升(尤其是高于120℃時)，材料本身則會因為發熱而本身結構產生變化，使得在高溫下材料的穩定性變差，尤其是磁導率。

因此，如何提供一種在高溫環境下磁導率依然穩定，是當前軟磁合金鐵芯或軟磁合金鐵芯磁芯生產制備的現實需要面對和解決的問題，具有廣泛的應用性。

發明內容

針對現有技術中的不足與難題，本發明旨在提供一種具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金，通過優化合金配方設計，添加少量稀土元素釔；經配料、煉鋼、鑄造制備出鐵基納米晶合金薄帶，具有優異的高溫性能。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金，由鐵基合金制備而成；該鐵基納米晶合金以原子百分比計由下述組分組成：Cu:0～1.5％；Nb:0～3.5％；Si:8～15％；B:6～13％；Y:0.1～5％；Fe:余量。

優選地，該鐵基納米晶合金中Nb、B、Si、Y單質元素的制備原材料分別采用鈮鐵、硼鐵、硅鐵、釔鐵合金。

釔(Y)作為磁性元素，本發明在鐵基合金中添加釔提高了磁性元素占比，同時，釔原子固溶在鐵原子晶格結構中，彌散分布在α-鐵基體中，在退火處理過程中阻礙了鐵原子的移動，阻礙了晶粒長大，故釔元素的加入能起到細化晶粒的作用，晶粒細化提高了鐵基合金的磁性能。

與現有技術相比，本發明的鐵基納米晶合金具有高磁導率以及優秀的高溫性能，在高溫下穩定性非常好，具有優異的高溫軟磁性。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步地說明。

實施例1

具有優異高溫軟磁性能的鐵基納米晶合金，其化學成分為Fe_73.5Cu₁Nb_2.5Si_13.5B₉Y_0.5。

按照上述化學成分的原子百分比配制原材料共3kg，其中Nb、Si、B、Y分別采用鈮鐵、硅鐵、硼鐵、釔鐵合金；