[發明專利]一種類Finemet型Fe基納米晶軟磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110127894.0
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112962024B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 董亞強;白福善;賀愛娜;黎嘉威
• 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: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/12;C22C38/16;C22C33/06;C22C45/02;H01F1/153
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本發明提供了一種類Finemet型Fe基納米晶軟磁合金及其制備方法。本發明提供的類Finemet型Fe基納米晶軟磁合金具有式(1)所示結構，Fe_aSi_bB_cM₁Cu_d式(1)；其中：元素M選自：Nb、V和Mo中的一種或幾種；79.8≤a≤84.5，4.2≤b≤6，10≤c≤12，0.3≤d≤1.2。本發明提供的上述Fe基納米晶軟磁合金通過引入特定的M元素并控制各元素為一定的比例，使整體材料既具有高飽和磁感應強度，又產生高磁導率和低矯頑力。

技術領域

本發明涉及合金材料領域，特別涉及一種類Finemet型Fe基納米晶軟磁合金及其制備方法。

背景技術

Fe基非晶納米晶軟磁合金具有低矯頑力、高磁導率和低損耗等特點，被譽為21世紀節能環保的功能器件材料。隨著應用環境和應用領域的不斷拓展，尤其是各種電器設備趨向高頻化、小型化、節能化，硅鋼和純鐵等傳統的軟磁材料已不完全滿足市場需求，而鐵基非晶合金由于其沒有晶體的有序結構而缺少磁晶各向異性，所以通常會保持較低的矯頑力和較高的磁導率，在經過納米晶化退火后，可析出磁感應強度更高的α-Fe(Si)納米晶，使得非晶/納米晶復合材料具有更高的飽和磁感應強度，同時由于納米晶α-Fe(Si)相通過殘存的非晶相發生強烈的交換耦合作用，使得磁晶各向異性被平均，可滿足電氣設備的諸多需求。因此研制具有高飽和磁感應強度的納米晶軟磁材料，是未來發展的趨勢。

提高Fe含量可提高合金的飽和磁感應強度，利于器件高效化和小型化，但提高Fe含量難以制備出軟磁性能優異且晶粒細小致密的納米晶，即飽和磁感應強度與軟磁性能及晶粒之間難以調和平衡，因此研發一種可制備出Fe含量較高且性能優異的納米晶非常有必要。目前，國內外研發人員基于經典的FeSiBMCu系列納米晶合金展開了大量的研發和產業化工作，取得了一系列的進展。

專利CN107365950B中公布了一種FeSiBNbCuM納米晶合金體系，M為Mo、Ni和Cr中的至少一種元素。該納米晶合金的Fe含量較高，但磁導率過小、僅為2500，較低的磁導率限制了該合金體系的應用范圍，無法滿足工業生產的需要。

專利申請CN1450570A中公布了一種FeSiNbCuAlZr納米晶軟磁合金體系，所得的超薄帶材經真空條件下磁場熱處理后的最佳軟磁性能為：飽和磁感應強度為1.7T，矯頑力為9.6A/m。該納米晶合金因為加入Zr元素易氧化且帶材制備困難，難以在工業化生產中大面積應用，并且添加了大量的Nb元素，極大的提高了合金的生產成本。

專利申請CN101796207A中公布了一種FeSiBMCu納米晶合金體系，M為Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少一種元素。該納米晶合金具有高的磁導率和低的矯頑力，但是標準成分的飽和磁感應強度僅為1.24T，有待進一步提高。此外，此合金中含量較高含量的貴金屬元素，生產成本較高。

專利申請CN1162652A中公布了一種FeSiBNbZr納米晶鐵基軟磁合金體系。該合金體系通過調節合金的成分，提高了條帶的韌性，所得到的合金條帶的最佳軟磁性能為：飽和磁感應強度1.4-1.6T，矯頑力小于2.4A/m。但較低的飽和磁感應強度無法滿足器件小型化和高效化的需要，且加入Zr元素使得合金更易氧化，不利于工業化生產。

專利申請CN101373653A中公開了一種FeSiBNbCuAl納米晶合金體系，該合金通過Al取代Nb實現FeSiBNbCu合金體系的原材料成本降低。但是該合金體系初始磁導率低于20000，且隨著Al含量的升高，合金的熱穩定性變差，即晶粒尺寸在熱處理過程中容易變大，導致矯頑力增大、磁導率急劇下降。

專利申請CN101834046A中公開了一種成分為FeSiBPCu高飽和磁感應強度鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法。該鐵基納米晶軟磁合金的飽和磁感應強度較大，并能保持較低的成本，但晶粒尺寸較大且P的添加會導致合金在制備過程中容易氧化、崩濺，合金成分不易控制，不利于工業化生產。