[发明专利]一种类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金及其制备方法。本发明提供的类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金具有式(1)所示结构，Fe_aSi_bB_cM₁Cu_d式(1)；其中：元素M选自：Nb、V和Mo中的一种或几种；79.8≤a≤84.5，4.2≤b≤6，10≤c≤12，0.3≤d≤1.2。本发明提供的上述Fe基纳米晶软磁合金通过引入特定的M元素并控制各元素为一定的比例，使整体材料既具有高饱和磁感应强度，又产生高磁导率和低矫顽力。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

Fe基非晶纳米晶软磁合金具有低矫顽力、高磁导率和低损耗等特点，被誉为21世纪节能环保的功能器件材料。随着应用环境和应用领域的不断拓展，尤其是各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化，硅钢和纯铁等传统的软磁材料已不完全满足市场需求，而铁基非晶合金由于其没有晶体的有序结构而缺少磁晶各向异性，所以通常会保持较低的矫顽力和较高的磁导率，在经过纳米晶化退火后，可析出磁感应强度更高的α-Fe(Si)纳米晶，使得非晶/纳米晶复合材料具有更高的饱和磁感应强度，同时由于纳米晶α-Fe(Si)相通过残存的非晶相发生强烈的交换耦合作用，使得磁晶各向异性被平均，可满足电气设备的诸多需求。因此研制具有高饱和磁感应强度的纳米晶软磁材料，是未来发展的趋势。

提高Fe含量可提高合金的饱和磁感应强度，利于器件高效化和小型化，但提高Fe含量难以制备出软磁性能优异且晶粒细小致密的纳米晶，即饱和磁感应强度与软磁性能及晶粒之间难以调和平衡，因此研发一种可制备出Fe含量较高且性能优异的纳米晶非常有必要。目前，国内外研发人员基于经典的FeSiBMCu系列纳米晶合金展开了大量的研发和产业化工作，取得了一系列的进展。

专利CN107365950B中公布了一种FeSiBNbCuM纳米晶合金体系，M为Mo、Ni和Cr中的至少一种元素。该纳米晶合金的Fe含量较高，但磁导率过小、仅为2500，较低的磁导率限制了该合金体系的应用范围，无法满足工业生产的需要。

专利申请CN1450570A中公布了一种FeSiNbCuAlZr纳米晶软磁合金体系，所得的超薄带材经真空条件下磁场热处理后的最佳软磁性能为：饱和磁感应强度为1.7T，矫顽力为9.6A/m。该纳米晶合金因为加入Zr元素易氧化且带材制备困难，难以在工业化生产中大面积应用，并且添加了大量的Nb元素，极大的提高了合金的生产成本。

专利申请CN101796207A中公布了一种FeSiBMCu纳米晶合金体系，M为Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少一种元素。该纳米晶合金具有高的磁导率和低的矫顽力，但是标准成分的饱和磁感应强度仅为1.24T，有待进一步提高。此外，此合金中含量较高含量的贵金属元素，生产成本较高。

专利申请CN1162652A中公布了一种FeSiBNbZr纳米晶铁基软磁合金体系。该合金体系通过调节合金的成分，提高了条带的韧性，所得到的合金条带的最佳软磁性能为：饱和磁感应强度1.4-1.6T，矫顽力小于2.4A/m。但较低的饱和磁感应强度无法满足器件小型化和高效化的需要，且加入Zr元素使得合金更易氧化，不利于工业化生产。

专利申请CN101373653A中公开了一种FeSiBNbCuAl纳米晶合金体系，该合金通过Al取代Nb实现FeSiBNbCu合金体系的原材料成本降低。但是该合金体系初始磁导率低于20000，且随着Al含量的升高，合金的热稳定性变差，即晶粒尺寸在热处理过程中容易变大，导致矫顽力增大、磁导率急剧下降。

专利申请CN101834046A中公开了一种成分为FeSiBPCu高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金及其制备方法。该铁基纳米晶软磁合金的饱和磁感应强度较大，并能保持较低的成本，但晶粒尺寸较大且P的添加会导致合金在制备过程中容易氧化、崩溅，合金成分不易控制，不利于工业化生产。