[发明专利]高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基纳米晶软磁合金技术领域，尤其涉及一种高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法。

背景技术

铁基纳米晶软磁合金材料是上世纪八十年代末发展起来的一类新型软磁材料，该材料以其特殊的综合软磁性能引起了材料科学工作者的极大兴趣。1988年日本学者Yoshizawa等人通过在Fe-Si-B非晶合金的基体中加入少量Cu（其中Cu不超过1at%）和M（M=Nb,Ta,Mo,W等），经略低于起始晶化温度退火处理后，合金基体中析出一定体积分数的纳米晶晶粒，晶粒尺寸约为10nm，堪称“第三代软磁材料”。在其专利（昭64-31922）技术中公开了添加各种元素的纳米晶合金，其中最佳成分为Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃（at%），在经过最佳热处理后的磁性能参数如下：饱和磁感应强度为1.2T、初始磁导率为80000 Gs/Oe、低矫顽力Hc为0.32A/m，高磁感下的高频损耗低（P_0.5T/20kHz=30W/kg）。

“一种超高饱和磁感应强度铁基纳米晶薄带”（CN 101792890 A）专利技术，公开了一种成分为Fe_aCu_bB_cSi_d的超高饱和磁感应强度的纳米晶薄带。其原子%含量为：a =80-84%；b =0-1.5%；c =10-16%；d =0-5%。该专利的特征主要在于该成分降低了Si含量，去除了Nb，从而提高了Fe含量，使纳米晶合金带材的饱和磁感应强度虽能够达到1.76T以上。但由于去除了Nb，将会使该类铁基纳米晶合金的纳米晶粒尺寸大大增加，从而使磁导率下降，矫顽力大大增加。

“高饱和磁化强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法”（CN 101834046 A）专利技术，公开了合金的化学成分为Fe_aSi_bB_cP_dCu_e，具体原子%含量为：Fe=70-90%；Si=1-15%；B=1-20%；P=1-20%；Cu=0.1-1%。该发明通过提高Fe元素含量且添加了P元素和Cu元素，经过晶化热处理，得到软磁合金的饱和磁感应强度高、矫顽力低且降低了成本。但该合金由于去除了有效阻止纳米晶粒长大的Nb元素，因此对随后的热处理工艺要求苛刻，在工业生产中难于控制。

“一种高饱和磁感应强度的铁基纳米晶软磁合金”（CN 101840763 A）专利技术，公开了化学成分为FeTa_aB_bCu_cC_dM_e，M为Zr、Nb、W、Cr的一种或几种。具体原子%含量为：a=0.002-5%；b=2-18%；c=0.02-5%；d=0.002-3%；e=0.02-20%；其余为铁及其不可避免的杂质。该合金饱和磁感应强度虽高且软磁性能好。但由于该合金去除了α—FeSi相的形成元素Si，从而使矫顽力增大、损耗增大且饱和磁感应强度有待进一步的提高。

“高饱和磁感应强度低成本铁基纳米晶软磁合金”（CN 102304669 A）专利技术，其特征在于合金组成满足关系式：Fe_aB_bC_cCu_dM_e，式中M选自Si、Al、Cr、Mn中的一种或几种，具体原子百分比满足一下条件：78≤a≤88，4≤b≤16，3≤c≤10，0≤d≤8,，1.5≤e≤3。饱和磁感应强度达到1.73-1.83T，矫顽力为4-17A/m，该合金在1.0T，50Hz、400Hz和1kHz条件下的损耗分别为0.27-0.51W/kg、3.6-6.9W/kg和11.3-20.3W/kg，具有优异的软磁性能。但该合金对原材料成分控制要求严格，各原料纯度都必须大于99%，而且制备条件要求严格，熔炼和制带过程都必须在惰性气体的保护下进行，同时，其热处理工艺的要求苛刻，保温时间只有2-4分钟，这在工业生产中很难实现，因此也极大的限制了它的应用。