專利名稱：Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法。
背景技術：
Fe基非晶軟磁材料是80年代末發(fā)現的一種新型亞穩(wěn)態(tài)軟磁材料，其磁性能優(yōu)異，成本低廉，引起人們廣泛關注。自1995年以來，研究者又相繼開發(fā)出一系列新型塊體鐵基非晶合金，如Fe-(Al，Ga)-(Si-P-B-C)，Fe-Cu-Nb-Si-B等，不但沿襲了鐵基非晶優(yōu)良的磁學性能(如高磁導率、高飽和磁通、低矯頑力、低鐵損、頻散特性好等)，還具有較大的非晶形成能力，可制備尺度更大的合金材料，被世界公認為目前綜合性能最好的軟磁材料。但是，傳統方法制備的非晶態(tài)合金電阻率較高，且缺乏延展性，其應用范圍受到了極大的限制?；趤喎€(wěn)過冷液態(tài)的相分離屬性，在非晶形成的同時，又能夠發(fā)生液相分離，能夠形成晶體/金屬玻璃的復合材料，是解決這個問題的可行方法。例如已經有報道用旋轉水霧化法制備了 Fe-Si-B-Cu和Co-B-Si-Cu兩相非晶，和FeZr-BCu系統中出現的不同尺度的球狀晶體分散在金屬非晶基底中的晶體/金屬玻璃復合材料。但上述材料制備方法存在生產成本高、產品尺寸小以及生產效率低的缺點。本發(fā)明選用非晶形成能力極強的(Fe，Co)基非晶合金和晶體Cu作為原料，結合傳統的單輥急冷方法，制備一種獨特的新型非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料，同時具有良好軟磁性能和較高導電性能。

發(fā)明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，克服傳統意義上非晶態(tài)合金導電性和延展性差的缺點，本發(fā)明提出了 Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法，利用合金體系的液相分離形成Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料的方法。技術方案一種Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料，其特征在于配比成分為:(Fe5tlCo25SiltlB15) 1(l(l_xCux，其中 X=O 40。以中間合金硼鐵Fe446B554做原料，按照原子百分比進行配料。所述配比原料的純度均大于99. 99%。一種制備權利要求I 3任一項所述Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料的方法，其特征在于步驟如下步驟I :依照所需制備材料的質量稱取高純金屬，各成分金屬稱取質量按照合金的原子特征配比(Fe5tlCo25SiltlB15) 1(l(l_xCux,其中 X=O 40 ；步驟2 :將電弧爐抽至真空度5 X l(T5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；步驟3 :開啟電弧爐加熱至步驟I所配制的合金熔點以上，然后換不同方向反復熔融多次使合金混合均勻得到母合金；步驟4 :將母合金去除表面氧化皮，并破碎成塊放入單輥甩帶爐中的石英試管中；步驟5 :將單輥甩帶爐抽至真空度5 X10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；步驟6 :加熱至液相線上100 300K，然后將熔體經試管小孔吹下，調整單輥甩帶爐的旋轉速度為1000轉/分鐘以上，使得下落的熔體一接觸到高速旋轉的輥面就馬上凝固成帶狀并甩入收集室中得到Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料。所述步驟3中換不同方向反復熔融多次為3 5次。
有益效果本發(fā)明提出的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法，制備的Fe-Co-Si-B-Cu合金薄帶將形成非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構。這種合金薄帶兼具良好的軟磁性能和較高的導電性能；同時部分富Cu相形成納米晶體顆粒彌散分布于(Fe，Co)基非晶基體中，使該種合金的軟磁性能和機械強度有所提聞。本發(fā)明制備的(Fe，Co)基非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構的原位復合材料，這種材料在某種意義上彌補了傳統非晶態(tài)材料延展性差、電阻率高的缺點，同時，延承了傳統(Fe，Co)基非晶態(tài)材料良好軟磁性能的優(yōu)點，為開發(fā)新型金屬玻璃復合材料奠定了一定的理論與技術基礎。


圖I 和圖 2 分別為合金組分為(Fe50Co25Si10B15)80Cu20 和(Fe50Co25Si10B15)60Cu40 所對應的非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料的OM圖。
具體實施例方式現結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例I :I.制備(Fe5tlC025SiiciB15)8ciCu2ci樣品 5g，則稱取純鐵 I. 68g，純鈷 I. Hg,純硅 0. 22g，硼鐵0. 665g，純銅I. 26g，將其放入電弧爐中；2.將電弧爐抽至真空度5 X10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；3.開啟電弧爐加熱至步驟I所配制的合金熔點以上，然后換不同方向反復熔融3次使合金混合均勻得到母合金；4.將熔煉好的母合金去除表面氧化皮，并破碎成塊放入石英試管中；5.將單輥甩帶爐抽至真空度5 X 10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；6.利用電磁感應線圈將樣品加熱至液相線上100-300K，然后將熔體經試管小孔吹下，這樣下落的熔體一接觸到高速旋轉的輥面就馬上凝固成帶狀并甩入收集室中。 實施例I所制備的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料組織形貌如圖I所示。實施例2 I.制備(Fe5ciC025SiiciB15)7ciCu3ci樣品 5g，則稱取純鐵 I. 43g，純鈷 0. 99g，純硅 0. 19g，硼鐵0. 56g，純銅I. 83g，將其放入電弧爐中；2.將電弧爐抽至真空度5 X10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；3.開啟電弧爐加熱至步驟I所配制的合金熔點以上，然后換不同方向反復熔融4次使合金混合均勻得到母合金；4.將熔煉好的母合金去除表面氧化皮，并破碎成塊放入石英試管中； 5.將單輥甩帶爐抽至真空度5 X 10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；6.利用電磁感應線圈將樣品加熱至液相線上100-300K，然后將熔體經試管小孔吹下，這樣下落的熔體一接觸到高速旋轉的輥面就馬上凝固成帶狀并甩入收集室中。實施例3 I.制備(Fe50Co25Si10B15)60Cu40樣品 5g，則稱取純鐵 I. 19g，純鈷 0. 82g，純硅 0. 16g，硼鐵0. 47g，純銅2. 36g，將其放入電弧爐中；2.將電弧爐抽至真空度5 X10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；3.開啟電弧爐加熱至步驟I所配制的合金熔點以上，然后換不同方向反復熔融5次使合金混合均勻得到母合金；4.將熔煉好的母合金去除表面氧化皮，并破碎成塊放入石英試管中；5.將單輥甩帶爐抽至真空度5 X 10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至一個大氣壓；6.利用電磁感應線圈將樣品加熱至液相線上100-300K，然后將熔體經試管小孔吹下，這樣下落的熔體一接觸到高速旋轉的輥面就馬上凝固成帶狀并甩入收集室中。實施例3所制備的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料組織形貌如圖2所示。
權利要求
1.ー種Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料，其特征在于配比成分為(Fe5tlCo25SiltlB15) 1(l(l_xCux，其中 X=O 40。
2.根據權利要求I所述的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料，其特征在于以中間合金硼鐵Fe446B554做原料，按照原子百分比進行配料。
3.根據權利要求I所述的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料，其特征在于所述配比原料的純度均大于99. 99%。
4.一種制備權利要求I 3任一項所述Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料的方法，其特征在于步驟如下 步驟I :依照所需制備材料的質量稱取高純金屬，各成分金屬稱取質量按照合金的原子特征配比(Fe5tlCo25SiltlB15) 1(l(l_xCux,其中 X=O 40 ； 步驟2 :將電弧爐抽至真空度5 X10_5Pa，然后反充純度為99. 999%的Ar氣至ー個大氣壓； 步驟3 :開啟電弧爐加熱至步驟I所配制的合金熔點以上，然后換不同方向反復熔融多次使合金混合均勻得到母合金； 步驟4 :將母合金去除表面氧化皮，并破碎成塊放入單輥甩帶爐中的石英試管中； 步驟5 :將單輥甩帶爐抽至真空度5 X 10_5Pa，然后反充純度為99. 999 %的Ar氣至ー個大氣壓； 步驟6 :加熱至液相線上100 300K，然后將熔體經試管小孔吹下，調整單輥甩帶爐的旋轉速度為1000轉/分鐘以上，使得下落的熔體ー接觸到高速旋轉的輥面就馬上凝固成帶狀并甩入收集室中得到Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于所述步驟3中換不同方向反復熔融多次為3 5次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法，其特征在于配比成分為(Fe50Co25Si10B15)100-xCux，其中x=0～40。以中間合金硼鐵Fe44.6B55.4做原料，按照原子百分比進行配料。所述配比原料的純度均大于99.99％。本發(fā)明提出的Fe-Co-Si-B-Cu非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構原位復合材料及其制備方法，制備的Fe-Co-Si-B-Cu合金薄帶將形成非晶態(tài)-晶態(tài)雙層結構。這種合金薄帶兼具良好的軟磁性能和較高的導電性能；同時部分富Cu相形成納米晶體顆粒彌散分布于(Fe,Co)基非晶基體中，使該種合金的軟磁性能和機械強度有所提高。
文檔編號B22D11/06GK102682945SQ20121014653
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者宋瑞波, 曹崇德, 李達, 汪芳, 白曉軍, 鄭建邦 申請人:西北工業(yè)大學