[发明专利]一种铁硼硅系软磁合金的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及磁性材料制造领域，具体涉及一种铁硼硅系软磁合金的制备方法。

背景技术

自Fe基块体非晶合金报道以来，软磁性Fe基块体非晶合金的开发研究得到了迅速的发展。目前主要的Fe基块体非晶软磁合金体系主要有以下几个：Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si)；Fe-Co-Ni-(Zr,Nb,Hf,Ta)-B；Fe-Co-Ln-B(Ln为镧系稀土元素)；Fe-(Co,Ni)-(Si,B)-(Nb,Zr,Ta)；Fe-(RE,Nb,Zr)-B(RE为稀土元素)。

三元Fe-B-Si非晶合金是目前主流的商业化非晶软磁合金，该体系内非晶形成能力最大的合金成分是Fe₇₅B₁₅Si₁₀，但通过高冷速的甩带工艺最大只能形成厚度约250μm的非晶薄带。2002年，日本东北大学井上明九等人通过添加Zr、Nb合金元素显著提高了该体系非晶合金的非晶形成能力。其中，通过铜模铸造可以制备出直径0.75mm的(Fe_0.75B_0.15Si_0.1)₉₉Zr₁非晶合金，该合金的饱和磁化强度为1.53T；此外，(Fe_0.75B_0.15Si_0.1)₉₉Nb₂块体非晶合金的临界尺寸达到1mm，饱和磁化强度为1.49T。由于非磁性组元Zr和Nb的添加，合金的非晶形成能力得到了提升，但饱和磁化强度有所降低。

与硅钢相比，Fe基非晶软磁合金表现出更低的矫顽力和电阻率，这使得非晶软磁合金成为绿色节能的新材料，并且在变压器领域已经逐步取代传统软磁硅钢。商业化的Fe基非晶合金薄带的饱和磁化强度通常在1.5-1.6T之间，而提升Fe基非晶合金的非晶形成能力通常需要添加额外的非磁性合金元素，合金组元的增加会引起合金中Fe含量的降低，这是不利于非晶合金的饱和磁化强度的。

发明内容

本发明提供一种铁硼硅系软磁合金的制备方法，该铁硼硅系软磁合金，具有非晶合金成本低廉，具有较好的非晶形成能力，高饱和磁化强度和低矫顽力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种铁硼硅系软磁合金的制备方法，该铁硼硅系软磁合金由以下原子配比的合金制成：（Fe_1-xNb_x）_1-a-b-c-d（B_1-yV_y）_aSi_bTi_cHf_d，其中x=0.03-0.05，y=0.15-0.18，a=0.1-0.15，b=0.12-0.16，c=0.01-0.02，d=0.01-0.015；

该方法包括如下步骤：

（1）按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料；

（2）将步骤(1)配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10-2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.4-0.5个大气压，充分合金需熔炼3-5遍，保证熔炼均匀，冷却后得到成分均匀的母合金铸锭；