[發明專利]一種非晶合金的熱處理方法

在審

• 申請號: 202210842433.6
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115161449A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 胡作啟;陳旭;歐文娜;劉志堅;尉曉東
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;麥格磁電科技（珠海）有限公司
• 主分類號: C21D1/773
• 分類號: C21D1/773;C21D1/26
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明提供一種非晶合金的熱處理方法，包括以下步驟：(1)第一段熱處理：將非晶合金置于退火爐中，將退火爐抽成真空，通入惰性氣體Ar，從室溫升溫至第一段退火溫度保溫一段時間；(2)第二段熱處理：在第一段熱處理的基礎上，升溫至第二段退火的溫度，保溫一段時間；(3)降溫：在第二段熱處理結束后，隨爐冷卻至300℃取出。本發明中，整個熱處理過程和降溫過程都是在惰性氣體Ar氣氛圍下進行的，避免了合金在高溫環境下與氧氣反應發生氧化。其次通過兩段式退火處理，細化晶粒，減小晶粒的尺寸，使得合金的矯頑力減小。

技術領域

本發明涉及非晶納米晶合金技術領域，尤其是一種非晶合金的熱處理方法。

背景技術

非晶/納米晶合金廣泛應用于電機、變壓器和無線充電等高頻交變磁場環境。非晶/納米晶合金在交變磁場下的磁芯損耗是重要指標之一，減小非晶/納米晶合金的矯頑力，可以較小其在交變磁場中的損耗。

由于非晶是一種亞穩定結構，在外界條件的作用下會向著自由能更低的晶態結構發生轉變，非晶晶化會導致軟磁性能惡化，所以非晶合金的應用受到了限制，取而代之的是納米晶合金的崛起。納米晶合金是以非晶合金為前驅體，通過晶化在非晶合金上析出納米級別尺寸且均勻的晶粒，從而得到同時具有納米晶相和非晶相的材料。相比于非晶合金，納米晶合金飽和磁化強度和熱穩定性更高，并且矯頑力更低，有利于電子器件向小型化高頻化發展。納米晶合金優異的軟磁性能與晶粒的尺寸有關，由于析出的晶粒尺寸很小，可以將磁各向異性平均化，使其有效磁各向異性很小，從而使其就有較小的矯頑力。

Suzuki等學者發現合金的矯頑力和晶粒尺寸滿足如下關系：

H_c∝Dⁿ (1)

其中Hc是矯頑力，D是晶粒尺寸，n的值在3～6之間，其取值與晶化相的結構有關，但無論晶化相的結構如何變化，減小晶粒的尺寸可以很好減小合金的矯頑力，從而減小其在高頻交變環境下的磁芯損耗。

對非晶合金進行傳統的熱處理，可以使合金的矯頑力得到一定程度的降低，但是其矯頑力還是較大，因此需要一種新的熱處理方式來進一步降低合金的矯頑力，從而降低合金在高頻交變磁場使用時的磁芯損耗。

發明內容

在退火初期，首先是團簇先從合金中析出，作為形核點促進α-Fe(Si)的析出，在傳統退火過程中，團簇和α-Fe(Si)同時析出，導致尺寸較大，在本發明中，將退火分為兩段，第一段在較低的溫度進行退火處理，此時只有團簇析出沒有晶粒析出，為晶粒的析出提供更多的形核點，從而細化晶粒，第二段在較高的溫度進行退火處理，析出晶粒，使非晶合金晶化制備納米晶合金。本發明所要解決的技術問題是對比傳統熱處理方法，進一步減小合金的晶粒尺寸，從而減小合金的矯頑力。

針對上述問題，本發明提供一種非晶合金的熱處理方法，所述的熱處理方法包括以下步驟：

(1)第一段熱處理：將非晶合金置于退火爐中，將退火爐抽成真空，通入惰性氣體Ar，從室溫升溫至第一段退火溫度(低于第一個晶化峰溫度)保溫一段時間；

(2)第二段熱處理：在第一段熱處理的基礎上，升溫至第二段退火的溫度(高于第一個晶化峰溫度)，保溫一段時間；

(3)降溫：在第二段熱處理結束后，隨爐冷卻至300℃取出。

具體的包括以下步驟：

(1)第一段熱處理：將合金置于退火爐中，利用真空泵抽走管式爐內的空氣，關閉真空泵和相應的閥門，打開氣體閥門，通入高純度的氬氣，使石英管內的氣壓與大氣壓一致，關閉氣體閥門，如此反復洗氣4次之后，使合金處于惰性氣體Ar氣氛圍中，將石英管的氬氣氣壓設置在0.04MPa。在升溫速率為100℃/min下進行升溫，升溫至第一段退火保溫溫度，保溫30min。