[发明专利]一种高磁感高频纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高磁感高频纳米晶软磁合金，分子式为Fesubgt;a/subgt;Sisubgt;b/subgt;Bsubgt;c/subgt;Msubgt;d/subgt;Cusubgt;e/subgt;Psubgt;f/subgt;，其中，M为Nb、Mo、V、Mn、Cr中的一种或多种，且元素的摩尔百分含量为6≤b≤15，5≤c≤12，0.5≤d≤3，0.5≤e≤1.5，0.5≤f≤3，余量为Fe和杂质。其感生各向异性值和平均磁晶各向异性值差值为0.1～1J/msupgt;3/supgt;。该软磁合金在高频下具有较高的磁导率，较低的磁损耗。本发明还公开了该高磁感高频纳米晶软磁合金的制备方法。利用热场和横向磁场，以及冷场的循环反复是的感生各向异性值(Ksubgt;u/subgt;)和平均磁晶各向异性值(Ksubgt;1/subgt;)接近，从而提高了高频软磁性能。

技术领域

本发明属于铁基纳米晶软磁合金材料技术领域，具体涉及一种高磁感高频纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

随着5G通讯和无线充电等技术的快速发展，电磁波辐射产生的电磁干扰和健康危害等问题日益严重。软磁材料是抑制磁场干扰的常用材料。低频电磁波(频率为300kHz以下)由于趋肤效应小、波阻抗低，使得材料对低频磁场辐射的吸收和反射损耗变得很小，所以低频磁屏蔽问题一直是研究的难点。高磁导率材料可将磁力线约束在一条磁阻很低的通道内，使被保护的器件免受磁场的干扰，所以高磁导率的软磁材料是减小低频电磁辐射最有效的材料。与传统的低频磁屏蔽材料(低碳钢、硅钢片、坡莫合金等)相比，FeSiBMCu系列纳米晶合金兼具较高的饱和磁感应强度和高的磁导率，在电磁兼容、电力电子等领域应用广泛。

随着电力电子设备朝着小型化、高频化方向的发展，对磁屏蔽材料提出了新的挑战，传统纳米晶软磁材料已不完全满足市场需求。研制铁基纳米晶软磁合金具有优良的高频性：即其在保持高饱和磁感应强度、高频磁导率和低损耗的同时，还要具有高的截止频率，是未来发展的趋势。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。晶粒尺寸约为10～12nm的细小均匀的纳米晶晶粒镶嵌在非晶基体上的结构，使得磁晶各向异性被平均化；低平均磁晶各向异性和近零磁弹各向异性共同作用，获得了低矫顽力、高饱和磁感应强度、高磁导率的铁基纳米晶合金。

但是，在高频下磁导率衰减过快，截止使用频率大多仅为几十kHz，且高频下损耗严重，不利于电力电子设备向小型化，节能化，高频化方向发展。因此提高具有高饱和磁感应强度纳米晶合金高频性能已成为当务之急。磁各向异性在这一系列问题中扮演着重要的角色。而且磁各向异性对软磁性能和作为能表现磁化结果的磁畴有紧密的影响。因此，如何调控磁各向异性来改善铁基非晶纳米晶的高频软磁性能是相关领域的重要课题。

公开号为CN101796207A的中国专利文献公布了一种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。该纳米晶合金磁各向异性低，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。

公开号为CN112877615A的中国专利文献公布了一种FeSiBCuPC纳米晶合金体系，采用高Fe含量以来获得高饱和磁感应强度，通过添加Si、B、Cu、P、C元素以及优化含量解决高Fe含量合金系的非晶形成能力较低、带材的厚度和宽度受到限制的问题。但仍未解决磁各向异性高的问题，高频软磁性能差，应用范围受到限制。

发明内容

本发明提供了一种高磁感高频纳米晶软磁合金，该软磁合金在高频下具有较高的磁导率，较低的磁损耗。