[发明专利]具有高饱和磁通密度的Fe基软磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，尤其涉及一种具有高饱和磁通密度的Fe基软磁合金及其制备方法。

背景技术

软磁材料是一种常用的功能材料，在电力、电机和电子等工业领域得到了广泛的应用。19世纪以来，软磁合金得到了长足的发展，先后产生了电工纯铁、硅钢、坡莫合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金、软磁铁氧体及Fe基非晶纳米晶软磁合金等一系列的软磁合金。目前，在工业上应用最广泛的是硅钢和软磁铁氧体，硅钢具有较高的饱和磁通密度，但是铁损较大，导致了大量的能源浪费；而软磁铁氧体的饱和磁通密度又太低，不利于器件的小型化。非晶纳米晶软磁合金的发明在一定程度上解决了这个问题，铁基非晶纳米晶软磁合金具有高电阻、高磁导率、低铁损及较高的饱和磁通密度，自1988年发现Finemet软磁合金以来，铁基纳米晶软磁合金得到了广泛的关注，特别是Finemet合金以其优异的软磁综合性能、较低的工业成本、简单的制备条件，使其在电子电工行业内得到了一定的应用。然而，该合金的饱和磁通密度与工业硅钢相比还有一定的差距，典型的Finemet软磁合金（Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁）的B_s为1.24T，H_c为0.63A/m，而硅钢的B_s却达到了2T，这导致了其与高饱和磁通密度软磁合金相比，在相同工作条件下应用时需具有较大的体积，因而极大的限制了其应用范围。因此，需要制备出具有高饱和磁通密度的纳米晶软磁合金才能进一步满足工业生产的需要。

近几年来，先后发现了Fe-Si-B-P-Cu和Fe-Si-B-C-Cu的软磁纳米晶软磁合金，其饱和磁通密度可达到1.8T，极大程度的提高纳米晶软磁合金的饱和磁通密度，但是，这种和金中Fe的含量较高，非晶形成能力较弱，制备条件要求苛刻，使得甩带时铜辊转速较高，且对原料的纯度要求较高，这就影响了其在工业生产中的应用。由此可见，开发一种容易实现工业化生产的高饱和磁通密度纳米晶软磁合金，对于纳米晶软磁合金的开发和应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现象，提供一种容易实现工业化生产的具有高饱和磁通密度的Fe基软磁合金及其制备方法。

实现上述技术目的所采用的技术方案为：

具有高饱和磁通密度的Fe基软磁合金，其成分为Fe_aSi_bB_cCu_dM_eY_f，式中M为C、P、Cr、Mn中的一种或几种，下标a、b、c、d、e、f表示相应合金元素的原子百分比，且满足以下条件：70≤a≤90, 2≤b≤15, 4≤c≤13, 0.4≤d≤3, 2≤e≤8, 0<f≤5； a+b+c+d+e+f=100。

具有高饱和磁通密度的Fe基软磁合金的制备方法的步骤如下：

1.按Fe_aSi_bB_cCu_dM_eY_f比例配置原料，式中M为C、P、Cr、Mn中的一种或几种，下标a、b、c、d、e、f表示相应合金元素的原子百分比，且满足以下条件：70≤a≤90, 2≤b≤15, 4≤c≤13， 0.4≤d≤3, 2≤e≤8, 0<f≤5；a+b+c+d+e+f=100；

2.将配好的原料装入熔炼炉中，在高纯Ar的保护下熔炼3-5次，使得混合均匀；

3.将合金锭除去表面的氧化层及杂质，并进行破碎；

4.将破碎后的合金用单辊极冷法进行甩带处理，制成非晶合金；

5.将非晶合金放入热处理炉中，在真空条件下，在450^oC-550^oC下保温3-60min，再淬火至室温，得到铁基纳米晶软磁合金。

利用本发明的配方和制备方法可以制备出具有高饱和磁通密度、高磁导率、低矫顽力、容易实现工业化生产的铁基纳米晶软磁合金。

具体实施方式