[发明专利]一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明属于软磁合金技术领域，尤其涉及一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法。本发明提供了一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金，其化学式为Fe_aSi_bB_cP_dCu_eC_fM_g。本发明还提供了上述合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将铁、硅、硼铁、磷铁、铜、碳铁和M金属熔炼成合金锭；步骤2：将所述合金锭破碎得到破碎的合金锭、清洗；步骤3：将所述破碎的合金锭通过单辊急冷法制得合金薄带；步骤4：将所述合金薄带放入热处理炉中，以10‑20℃/min的升温速率将温度升高至410‑450℃，冷却至室温得到新型铁基非晶纳米晶软磁合金。本发明提供了一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，解决了现有技术中铁基非晶纳米晶合金的大规模应用受到严重限制的技术问题。

技术领域

本发明属于软磁合金技术领域，尤其涉及一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

随着社会的不断进步，由于计算机网络、高密度记录技术、电力系统和高频微磁器件等领域的发展和需要，越来越要求所用的各种元器件具备高性能、高品质、小型、轻量，这就要求制备这些器件的软磁合金等金属功能材料不断提高性能。铁基非晶/纳米晶软磁合金具有优良的软磁性能，如高饱和磁感应强度，低矫顽力，高磁导率，低损耗等特点，数十年来始终是材料和凝聚态物理领域内的研究热点。此外，铁基非晶/纳米晶软磁合金的制备工艺简单、成本低廉，被广泛的应用在变压器、电感器、传感器等领域。依据材料的结构和性能特点，当前在研究或已应用的非晶纳米晶软磁合金大致分为两大类：即：1)具有高饱和磁感应强度的非晶或纳米晶合金，主要包括FeSiB系非晶合金和FeSiBPCu系纳米晶合金。FeSiB系非晶合金性能特点是，饱和磁感应强度较高，约为1.4-1.7T，除了Bs外，性能优于硅钢。近几年开发的FeSiBPCu纳米晶合金，最大特点在于极高的Bs，一般约1.8-1.9T，远大于FeSiB非晶合金。而高的Bs可以减少材料的使用量，降低成本，减小器件体积。但是高铁含量FeSiBPCu纳米晶合金的非晶形成能力较低，难以制备出大尺寸的非晶带材。2)具有高初始磁导率的纳米晶合金，主要包括Finemet(FeSiBCuNb)系合金、Nanoperm(FeMB,M＝Zr,Hf,Nb等)系合金和HITPERM(FeCoMB,M＝Zr，Hf，Nb等)系合金。其中，Finemet合金虽具有优异的软磁性能，但因铁元素含量较低，其典型成分Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃的饱和磁感应强度仅为1.25T，极大地限制了在向小型化发展的电力电子器件上的应用。而Nanoperm系与Hitperm系合金尽管具有较高的饱和磁感应强度且磁致伸缩系数趋近于零，但大量的易氧化贵金属Zr，Hf等元素存在，增大了生产工艺难度，一定程度上限制了其应用领域。因此，现有的铁基非晶纳米晶合金体系中，较低的非晶形成能力、高矫顽力以及低饱和磁感应强度使铁基非晶纳米晶合金的大规模应用得到严重限制成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，具有较高的饱和磁感应强度，和较低的矫顽力，减少价格昂贵的金属的添加，降低了原料成本，制备工艺简单，解决了现有技术中铁基非晶纳米晶合金的大规模应用受到严重限制的技术问题。

本发明提供了一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金，其化学式为Fe_aSi_bB_cP_dCu_eC_fM_g；式中M为Co元素、Ni元素、Gd元素或Al元素的一种，85≤a≤86，0.1≤b≤0.9,8≤c≤10，3≤d≤4，0.5≤e≤0.8，0.1≤f≤0.5，0.1≤g≤1且a+b+c+d+e+f+g＝100。

本发明还提供了一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金的制备方法，包括以下步骤：