[发明专利]一种非晶纳米晶高熵软磁合金及制备方法

说明书

本发明涉及一种新型的非晶纳米晶高熵软磁合金及其制备方法，所述合金的表达式为Fe_aCo_bNi_cZr_dB_eCu_f，所述表达式中a、b、c、d、e和f分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为25～35，b为25～35，c为25～35，d为6.0～8.0，e为1.0～5.0，f为0.5～1.5，a+b+c+d+e+f＝100，其具有优良的磁性能、且成本较低、成型性好、制备工艺条件宽松、简单。

技术领域

本发明涉及一种具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率和优异耐腐蚀性能的非晶纳米晶高熵软磁合金及其制备方法，属于非晶纳米晶高熵软磁合金技术领域。

背景技术

高熵非晶合金是上世纪九十年代叶均蔚等人提出的一种新型材料，其中高熵合金通常是指由四种或以上主要组元组成，而且每种组元都在5～35％之间的一类合金。高熵合金由于其高硬度、高强度、良好的高温抗氧化性和耐磨性等优异性能而具有广阔的应用前景。最近的研究表明，与之前传统的固溶类高熵合金不同，在一些特殊的合金体系中高熵合金也可以形成非晶态结构，这类合金被称为高熵非晶合金。高熵非晶合金是具有非晶态结构的高熵合金，因其兼具高熵合金和非晶合金两者的特点而成为高熵合金领域的研究热点。目前，人们对高熵非晶合金的研究主要侧重于力学性能，但是对其功能特性比如磁性能的研究很少，关于软磁高熵非晶合金报道很少。

软磁材料，硅钢，铁素体，非晶合金，纳米晶合金通常用于各种变压器，各种电抗器，扼流线圈，噪声抑制部件，激光电源，加速器用脉冲功率磁性部件等。由于铁素体材料的饱和磁通密度较低而且温度特性差，因此铁素体很容易磁饱和而不适合在高功率下使用。硅钢板材料便宜且磁通密度高，但是高频率使用的时候磁芯损失较大。非晶合金通常是由液相或汽相通过快速冷却而制备的。由于不存在晶粒，铁基或钴基非晶合金基本上不具有各向异性而且具有优异的软磁特性，因此可用于电源的变压器铁芯、扼流线圈、磁头、电流传感器等。铁基非晶合金具有大的磁致伸缩率，但是与钴基非晶合金相比其不具有高的磁导率。钴基非晶合金具有低的磁致伸缩率和高的磁导率，但是它的饱和磁通密度通常较低(小于或等于1T)。尝试开发一种新型的非晶合金结合二者的优点，具有重大的意义。

自1988年发现Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9铁基纳米晶软磁材料“Finemet”以来。相关的科学工作者曾作了多次探索和尝试，希望在Co基或Ni基非晶合金中也能通过晶化方法制成新的纳米晶软磁材料。

Yeh等用电弧熔炼法制备了一系列的高嫡合金体材料，通过在Fe-Co-Ni-Cu基合金中添加其它的元素，诸如金属元素V、Ti、Cr、Al、Zr和Mo等，以及非金属元素B、C和Si等，所制备的合金材料退火处理后具有优良的力学性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能、耐高温性能及耐磨损性能。

Eckert等制备了具有纳米结构的块状玻璃态(Ti-Zr-Ta)-Cu-Ni多组分合金，它具有比普通合金更高的强度和弹性应变性能,可作为结构材料或医用材料。

张勇等制备了AlCoCrFeNiTi多组分合金，其含有单一的体心立方结构，在室温下合金的屈服强度为2.26GPa，断裂强度为3.14GPa，弹性形变系数为23.3％，比目前高强度的金属玻璃等材料的性能更为优异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种新型的非晶纳米晶高熵软磁合金，所述合金的表达式为Fe_aCo_bNi_cZr_dB_eCu_f，所述表达式中a、b、c、d、e和f分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为25～35，b为25～35，c为25～35，d为6.0～8.0，e为1.0～5.0，f为0.5～1.5，a+b+c+d+e+f＝100。其中，优选a为29.334，b为29.334，c为29.334，d为7，e为4，f为1。