[發明專利]一種鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110556414.2
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113278897B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陸偉;帥商亮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/12;C22C38/16;C22C33/06;C22C33/04;C21D1/04;C21D9/52;B22D11/06;H01F1/147;H01F1/153
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高燕;許亦琳

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法。一種鐵基納米晶軟磁合金，所述鐵基納米晶軟磁合金的化學式為FeaSibBcAldMeCufP_g，化學式中M選自Nb、Mo和Ta中的至少兩種以上；其中，70≤a≤76，10≤b≤17，7≤c≤9，0.5≤d≤2.5，1.5≤e≤4.5，0.6≤f≤1.2，0.8≤g≤1.4，a+b+c+d+e+f+g＝100。本發明通過元素成分的選用以及各元素含量的優化，實現了高磁導率鐵基納米晶軟磁合金同時具有非晶形成能力強、綜合軟磁性能優異的優點，從而大大推進了工業化生產，對鐵基納米晶軟磁合金的發展具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法。

背景技術

鐵基納米晶軟磁合金材料自問世以來，因具有高磁導率、低損耗、低矯頑力等特點而得到極大的重視和深入的研究，并廣泛應用于開關電源和互感器等領域。

自1988年日立金屬Yoshizawa等人發現了Fe-Si-B-Nb-Cu系合金以來，對鐵基納米晶合金材料的深入探究將軟磁材料的研發推向了一個新高潮。經多年發展，鐵基納米晶軟磁合金主要包括三個合金體系，即Fe-Si-B-M-Cu(M＝Nb、Mo、Ta、W)系FINEMET合金、Fe-M-B-Cu(M＝Zr、Hf、Nb)系NANOPERM合金和(Fe，Co)-M-B-Cu(M＝Zr、Hf、Nb)系HITPERM合金。其中，NANOPERM合金雖然具有高飽和磁感應強度，但其綜合軟磁性能不及FINEMET合金；此外，該合金還含有大量易氧化的貴金屬，如Zr、Hf、Nb等，這使其制備工藝復雜且成本高昂，至今都未能實現真正的廣泛應用。在NANOPERM基礎上發明的HITPERM合金體系，盡管其居里溫度和飽和磁感應強度均高于NANOPERM合金，但由于合金體系中添加了大量的貴金屬Co致使成本增加，所以該合金體系也未能實現廣泛應用。因此，FINEMET合金體系的綜合軟磁性能最好且成本適中，并得到一定范圍的應用。目前，在電子器件小型化以及能源利用可持續化的發展趨勢下，市場迫切需求一種具有高磁導率的軟磁合金材料。就鐵基納米晶軟磁合金材料而言，要提高磁導率，就要盡可能地均勻化納米晶α-Fe相尺寸和分布。因此，高磁導率與微觀結構和高的熱穩定性能是相互矛盾的。如何找到三者的平衡點，即以盡可能實現優異、穩定的綜合軟磁性能為前提，獲得簡化制備工藝和熱處理條件的納米晶軟磁材料，是當前鐵基納米晶軟磁合金材料研究中亟待解決的問題。

目前，鐵基納米晶軟磁材料通過調整合金成分和優化熱處理工藝在不同程度上改善了納米晶合金材料的軟磁性能，但仍然存在以下兩個顯著缺點：(1)熱處理工藝上，對工藝要求苛刻，晶化處理保溫時間太短，這極大地限制了其在工業上的應用；(2)軟磁性能上，很難達到優異、穩定的綜合軟磁性能，實現高的磁導率。

綜上所述，目前市場上缺乏熱處理工藝簡單，同時具備優異、穩定的軟磁性能的高磁導率納米晶軟磁合金材料及其制品。因此，開發一種能通過簡單熱處理工藝方法獲得優異、穩定軟磁性能的納米晶軟磁合金對于當前鐵基納米晶軟磁合金材料的研究和應用具有極其重要意義。

發明內容

鑒于以上現有技術中材料的軟磁性能較差的問題，本發明的目的在于提供一種鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法，用于解決現有技術中的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明是通過以下技術方案獲得的。

本發明的目的之一在于提供一種鐵基納米晶軟磁合金，所述鐵基納米晶軟磁合金的化學式為Fe_aSi_bB_cAl_dM_eCu_fP_g，化學式中M選自Nb、Mo和Ta中的至少兩種以上；其中，70≤a≤76，10≤b≤17，7≤c≤9，0.5≤d≤2.5，1.5≤e≤4.5，0.6≤f≤1.2，0.8≤g≤1.4，a+b+c+d+e+f+g＝100。