[發(fā)明專利]一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011578029.X
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112877613B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安石
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇三環(huán)奧納科技有限公司
• 主分類號: H01F1/153
• 分類號: H01F1/153;C22C45/02;B22D11/06;C21D1/76;C21D1/773;C21D9/52;H01F1/147;H01F41/00
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32267
• 代理人: 劉純

一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用，所述鐵基非晶軟磁合金的典型成分為FexNbyNizSiaBbCucTbdLae，其中，x=60?70at%，y=10?15at%，z=3?5at%，a=8?12at%，b=3?5 at%，c=0.5?1at%，d=1?2at%，e=0.5?1 at%。本發(fā)明所述的鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用，配方設(shè)置合理，通過添加Tb、La稀土元素，可以增加納米晶軟磁合金的有序相之間的鐵磁耦合交換作用，提高納米晶軟磁合金高磁感應(yīng)強(qiáng)度和高頻高磁導(dǎo)率，制備方法步驟簡單，易于大規(guī)模推廣和生產(chǎn)，可以應(yīng)用于電源開關(guān)、配電變壓器、電流互感器等磁性器件，應(yīng)用前景廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非晶納米晶軟磁合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

非晶合金是通過傳統(tǒng)材料采用特殊的工藝處理而得到的一種新興合金材料；同傳統(tǒng)的氧化物玻璃相比，該類合金主要以金屬元素為主，彼此之間以金屬鍵的方式相結(jié)合，因而具備許多金屬方面的獨(dú)特性質(zhì)，加之特殊的原子排列結(jié)構(gòu)，使其在各方面均呈現(xiàn)優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在眾多的非晶合金中，F(xiàn)e基非晶合金以其低廉的原材料、簡單的制備工藝和優(yōu)異的軟磁性能成為了材料界中的研究熱點(diǎn)。

鐵基非晶軟磁合金正逐漸取代以硅鋼二坡莫合金和鐵氧體等傳統(tǒng)晶態(tài)材料，作為變壓器和電感器的理想材料。鐵基非晶軟磁合金逐漸演變?yōu)槿篌w系：Finemet類合金、Nanoperm類合金以及Hitperm類合金。對于非金屬元素占比較大(約22 at．％)的Finemet系合金，導(dǎo)致低Fe含量的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs較低(僅1.25 T左右)，與高Bs的硅鋼片(1．8T以上)較，存在一定的差距。同時，由于其含有貴金屬Nb，也加大了材料的成本。Nanoperm類合金較好的解決了這一劣勢，大幅提升了Bs。不足之處由于含有Zr等金屬元素，一般需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，導(dǎo)致工藝復(fù)雜化；同樣對于Hitperm系合金，合金的軟磁性能得到改善，但是由于含有Co等元素，極大地增加了材料成本，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。因此，本發(fā)明研發(fā)出一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用，具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，并且成本低，易于生產(chǎn)和大規(guī)模生產(chǎn)。

中國專利申請?zhí)枮镃N201811347087.4公開了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用，將鐵、硅、硼源、銅、鈮和鎳進(jìn)行熔煉后，得到合金錠；將合金錠破碎后清洗，然后進(jìn)行甩帶，得到非晶合金帶；在真空或保護(hù)性氣氛的條件下，將非晶合金帶在430～450℃進(jìn)行熱處理后，得到鐵基非晶納米晶軟磁合金，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度需要進(jìn)一步提高和成本降低。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應(yīng)用，配方設(shè)置合理，通過添加 Tb、La稀土元素，可以增加納米晶軟磁合金的有序相之間的鐵磁耦合交換作用，提高納米晶軟磁合金高磁感應(yīng)強(qiáng)度和高頻高磁導(dǎo)率，制備方法步驟簡單，易于大規(guī)模推廣和生產(chǎn)，可以應(yīng)用于電源開關(guān)、配電變壓器、電流互感器等磁性器件，應(yīng)用前景廣泛。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種鐵基非晶軟磁合金，所述鐵基非晶軟磁合金的典型成分為FexNbyNizSiaBbCucTbdLae，其中，x=60-70at%，y=10-15at%，z=3-5at%，a=8-12at%，b=3-5at%，c=0.5-1at%，d=1-2at%，e=0.5-1 at%。

本發(fā)明所述的鐵基非晶軟磁合金，配方設(shè)計合理，F(xiàn)e、Ni作為金屬磁性元素，是鐵基非晶軟磁合金磁性能的主要來源，含量占比大，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度；Si、B作為類金屬元素，可以提高鐵基非晶軟磁合金的非晶形成能力、增強(qiáng)熱穩(wěn)定性同時對于控制微觀結(jié)構(gòu)；Ni、Cu作為特定金屬元素，難溶于鐵基合金中，添加少量的Ni、Cu可以在熱處理過程中為納米晶的析出提供形核位點(diǎn)且有效的阻礙晶粒的過度長大，使得納米晶顆粒的大小適當(dāng)從而具有良好的軟磁特性和力學(xué)性能；Tb、La作為稀土元素，可以增加納米晶軟磁合金的有序相之間的鐵磁耦合交換作用，提高納米晶軟磁合金高磁感應(yīng)強(qiáng)度和高頻高磁導(dǎo)率。