[发明专利]具有软磁性的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基块体非晶合金，更特别地说，是指一种在Fe-Al-P-C基中添加类金属元素M获得具有软磁性的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金。

背景技术

在现有工艺条件下，通过快速凝固技术制备得到的非晶合金因不具备长程原子有序结构而导致了独特的力学性能、磁学性能、耐蚀性能和电性能。因此，非晶合金材料的研究成为材料研究的一个重要领域。铁基非晶合金因其特殊的结构特征具有优良的磁学性能，且相对低廉的制造成本而被广泛地用于各种变压器、电磁换能器件等领域。

自1967年P.Duwez首先发现Fe-P-C三元非晶合金成分以来，Fe-B-Si、Fe-P-B和Fe-P-B-C等一系列Fe-Metalloid(P，B，C，Si)系非晶合金体系相继得以开发和应用。但是，由于受到成分设计和工艺条件的限制，初期的研究和产品只局限条带、细丝和粉末。因此，Fe基非晶合金的推广和应用受到极大的限制。直到1995年，Inoue等才在Fe-Metalloid(P，B，C，Si)系非晶合金的基础上，通过加入大尺寸原子Al和Ga得到了Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si)铁基块体非晶合金。随后，Fe-Co-Ni-Zr-B、Fe-Mo-P-C-B、Fe-Si-B-Nb和Fe-Y-B等Fe-Metalloid(P，B，C，Si)基块体非晶合金也相继得到开发。虽然，Ga、Zr、Mo、Nb和Y等较贵金属元素和稀土元素的加入使Fe-Metalloid(P，B，C，Si)基非晶合金能形成毫米级的圆柱棒试样，极大地改善了以往非晶合金形成能力不足而限制应用的缺点；但是，即使Ga、Zr、Mo、Nb和Y等元素的加入量不足5％的原子比，它们的原材料成本却占据了整个合金原材料成本的90％以上，这从另一个方面限制了铁基非晶合金的广泛应用。因此，设计一种成本低廉、具有较高非晶形成能力、并具有良好软磁性能的Fe基块体非晶合金材料是铁基非晶合金发展的必然趋势。

发明内容

本发明是在Fe-Al-P-C块体非晶合金基础上通过添加一种或两种类金属元素M来降低P-C的用量，从而改善Fe-Al-P-C块体非晶合金的非晶形成能力，该类金属元素M可以是B或Si或B+Si的组合。

本发明的具有软磁性的Fe-Al-P-C-B块体非晶合金成分为：含有1～5at％的Al、5～11at％的P、4～9at％的C、0.5～6at％的B和余量的Fe。

本发明的具有软磁性的Fe-Al-P-C-Si块体非晶合金成分为：含有1～5at％的Al、5～11at％的P、4～9at％的C、0.5～6at％的Si和余量的Fe。

当类金属元素M为B+Si时，本发明的具有软磁性的Fe-Al-P-C-B-Si块体非晶合金成分为：含有1～5at％的Al、5～11at％的P、4～9at％的C、0.5～6at％的B、0.5～6at％的Si和余量的Fe。

本发明的一种具有软磁性的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金的优点在于：

(1)本发明设计了一种不含Ga、Zr、Mo、Nb和Y等较贵金属元素和稀土元素的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金，其原材料成本低廉。

(2)本发明的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金具有较高的非晶形成能力，通过快速凝固技术，可以得到临界直径为1.0mm～3.8mm的非晶合金棒材，并具有25k～45k的过冷液相区间。

(3)本发明的Fe-Al-P-C-M块体非晶合金具有良好的软磁性能，其饱和磁感应强度不低于1.30T，并且具有≤5.5A/m的矫顽力。

附图说明

图1是采用本发明方法制备得到的Fe₇₇Al₃P₉B₂C₉块体非晶合金的XRD图。

图2是采用本发明方法制备得到的Fe₇₇Al₃P₉B₂C₉块体非晶合金的DSC图。

图3是采用本发明方法制备得到的Fe₇₇Al₃P₉B₂C₉块体非晶合金的OM图。

图4是采用本发明方法制备得到的Fe₇₇Al₃P₉B₂C₉块体非晶合金经热处理后饱和磁感应强度图。