[发明专利]一种铁基复相磁性合金材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种铁基复相磁性合金及其制备方法。

背景技术

200510128543.2号申请提供一种在交流下的软磁特性优异的Fe基非晶质合金薄带，它是通过有槽缝状开口部的浇注喷嘴使熔融合金喷出到移动的冷却基板上，使之急冷凝固而得到的，所述薄带的组成按原子％计为Fe：78％以上86％以下、Si：2％以上但不到4％、B：2％以上15％以下、C：0.02％ 以上4％以下、用符号M表示P、As、Bi、S、Se、Te的1种或2种以上为M：1％以上14％以下、且B+M：12％以上20％以下，而且将薄带宽度方向的各部位的退火后的铁损最大值记为Wmax、最小值记为Wmin 的场合，(Wmax-Wmin)/Wmin为0.4以下。在含有0.2原子％以上12原子％以下的P的非晶质母相的至少一侧的薄带表面，有厚度为5nm以上20nm以下的极薄氧化层。外加频率50Hz、最大外加 磁场80A/m交流磁场的场合在ΔT_A≥80℃、ΔT_B≥60℃的宽幅的退火温度范围下得到的最大磁通密度B₈₀≥1.35T、B₈₀的标准偏差不到0.1、铁 损≤0.12W/kg。而且，得到ε_f≥0.01的优异的耐脆化特性。

但是其合金体系中的Te的沸点为1390℃， S的沸点为444.674℃，熔化时很难操作。Bi的熔点为271.3℃，高于熔点，金属很容易氧化。另外该合金的铁损也需要改善。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铁基复相磁性合金，该合金不仅具有低的铁损和高韧性，而且合金熔化也容易操作。

本发明的另一目的是提供一种铁基复相磁性合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种铁基复相磁性合金材料，其特征是：该合金材料中各成分的重量百分含量为： Gd 3.0-6.0％，Si 1.0-3.0％，Al 1.0-3.0％ ，B 3.0-6.0％，Re 0.05-0.09％，Tb 0.01-0.03％，Co 1.0-3.0％，其余为Fe。

该铁基复相磁性合金的组织特点为非晶的基体上分布着部分纳米级晶粒，纳米级晶粒所占合金材料的体积为30-40%。纳米级晶粒的尺寸为80-100nm。

上述铁基复相磁性合金材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）首先按照各成分的重量百分含量为： Gd 3.0-6.0％，Si1.0-3.0％，Al 1.0-3.0％ ，B 3.0-6.0％，Re 0.05-0.09％，Tb0.01-0.03％，Co1.0-3.0％，其余为Fe进行配料，原料Si、Al、B、Re 、Tb、Co、Fe的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1570-1590℃，浇注冷却后得到母合金，

（3）然后将母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1550-1570℃，所述重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内部的间隙为0.5-0.9mm，母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，合金熔融膨胀溢出后与旋转的转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成合金带，（上下移动的一个耐火柱塞上行时将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的合金带；）

（4）然后将合金带置于200-300℃，保温2-4小时得到高耐脆性铁基复相磁性合金。

步骤4）中真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26～28m/s，所得合金带的厚度为100-300μm，宽度为3-5 mm。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明合金材料采用的Tb、 Si、B、Gd都可提高非晶形成能力。成份中的Tb、 Si、B、Gd共同存在可使团簇中原子间相互作用强, 则原子扩散便困难，因此提高材料非晶形成能力。

合金材料中的Al和 Co为纳米晶形核提供位置。Al和 Co共同作用，能保证纳米晶的形成。

合金材料中的Re、B 可阻碍晶粒长大。Re、Tb、 Si、B结合可有效控制纳米晶的形成及长大。