專利名稱：一種鐵基納米晶軟磁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟磁合金材料及其制備方法，具體涉及一種鐵基納米晶軟磁合金材料及其制備方法，該材料兼具高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的性能。
背景技術(shù)：
軟磁合金材料自問世以來，因其具有高飽和磁感應(yīng)強度、高磁導率、低損耗、低矯頑力等各項優(yōu)異的軟磁性能而受到了極其廣泛的重視和深入的開發(fā)。而且，隨著科技發(fā)展，電子設(shè)備趨向于小型化，所以開發(fā)同時具有高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的軟磁合金材料是目前軟磁領(lǐng)域最熱門的研究方向之一。鐵基(Fe基)納米晶軟磁合金是由非晶基體和納米晶共同組成的，由非晶部分晶化而得到，對該軟磁合金的研究始于1988年日立金屬公司的Yoshizawa等人發(fā)現(xiàn)的Fe-Si-B-Nb-Cu系合金。由于該系合金具有獨特的納米晶結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的軟磁性能，因而引起了科技領(lǐng)域的廣泛注意。作為繼非晶材料之后的一個突破性進展，F(xiàn)e基納米晶合金材料的發(fā)明將軟磁材料的研究開發(fā)推向了一個新的高潮。目前，現(xiàn)有的納米晶軟磁合金主要包括三個合金體系，即Fe-Si-B-M-Cu (M=Nb,Mo、W、Ta 等)系 FINEMET 合金、Fe-M-B-Cu 系(M=Zr、Hf、Nb 等)NAN0PERM 合金、以及(Fe，Co)-M-B-Cu系(M=Zr、Hf、Nb等)HITPERM合金。其中，NAN0PERM合金雖然飽和磁感應(yīng)強度較高，但軟磁綜合性能不及FINEMET合金，同時還因含有大量易氧化的昂貴的金屬元素Zr、Hf、Nb等造成成本高昂且制備工藝復雜，至今未得到真正的推廣應(yīng)用；而在NAN0PERM合金系基礎(chǔ)上發(fā)明的HITPERM合金系，雖然其居里溫度和飽和磁感應(yīng)強度均高于NAN0PERM合金，高頻特性也優(yōu)于NAN0PERM合金，但由于添加了昂貴的金屬元素Co導致軟磁綜合性能下降、成本增高，至今也未得到推廣應(yīng)用。相比而言，F(xiàn)INEMET合金的綜合性能最好，已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，但該合金系具有比較明顯的缺點其高頻損耗相對較大，飽和磁感應(yīng)強度相對較低，最高飽和磁感應(yīng)強度僅為I. 4T，而綜合性能較好的Fe73.5CUlNb3Si13.5B9合金在最佳退火條件下的飽和磁感應(yīng)強度僅為I. 24T。這導致其與高飽和磁感應(yīng)強度軟磁材料相比，在相同工作條件下應(yīng)用時需具有較大的體積，因而極大地限制了其應(yīng)用范圍。目前，電器的小型化和高性能化迫切地需要使用高飽和磁感應(yīng)強度的軟磁材料作為磁芯。對于納米晶軟磁而言，要提高合金的飽和磁感應(yīng)強度，需盡量增加Fe的含量，相應(yīng)減少合金內(nèi)的非鐵磁性元素。但是，這些非鐵磁性元素多為非晶形成元素，其含量的減少會導致母合金非晶形成能力的下降，從而造成納米晶材料尺寸的減小。由此可見，飽和磁感應(yīng)強度和非晶形成能力是一對矛盾。如何平衡這個矛盾，在不降低合金非晶形成能力的前提下合成飽和磁感應(yīng)強度較高、同時成本也較低的納米晶軟磁材料，是當前納米晶軟磁研究中亟待解決的問題?？v觀軟磁合金材料領(lǐng)域，有多項關(guān)于優(yōu)化其性能的研究成果并已申報了國家專利，具體包括中國專利CN1162652A公開了一種納米晶鐵基軟磁合金合金具體成分(重量百分比)包括Zr (或Y) =0. 9-5%、Nb=4-15%、Si=3_18%、B=l_5%、其余為Fe。通過調(diào)節(jié)合金的成分，提高了條帶的韌性，所得到的合金條帶的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度1.4-1.6T，矯頑力小于2. 4A/m。中國專利CN1392573A公開了一種納米晶軟磁材料及其制備方法提供了一種鐵基納米晶軟磁合金的化學成分和生產(chǎn)工藝。合金化學成分包括Fe、Ni、P、B、Cu、Nb,具體含量(原子百分比)為Fe=60-64%、Ni=12-18%、P=13-16%、B=5-7%、Cu=0-2%、Nb=0-3%。生產(chǎn)工藝采用球磨法，以不同轉(zhuǎn)速球磨30-80小時，然后在惰性氣體氛圍中加熱至晶化溫度和高于晶化溫度30°C之間的任意溫度并保溫0. 5-1小時。所得到的合金的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度I. 2-1. 5T，矯頑力小于2A/m。中國專利CN1450570A公開了一種納米晶軟磁合金超薄帶及其制備方法合金化學成分包括Fe、Zr、Nb、Si、Al、Cu，具體含量(重量百分比)為Si=0. 1-0. 2%、Zr=6_8%、Nb=4-6%、Al=O. 1-1%、B=l-2%、Cu=I-L 5%、其余為Fe。生產(chǎn)工藝為先感應(yīng)熔煉制備母合金， 然后Ar氣氛中單輥急冷(線速度40-70m/s)噴射非晶帶，最后于真空條件下400-600°C磁場熱處理30-60分鐘。所得到的合金條帶的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度I. 7T，矯頑力
9.6A/m。中國專利CN1704498A公開了三元及多元塊狀非晶合金及納米晶合金提供了一種三元及多元鐵基塊狀納米晶合金的成分范圍。其原子配比以化學通式MaXbZc表示，M指基底以鐵為主的鐵磁性元素且含有少量其它元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Pd、Pt、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ga、Sn、Bi 中的一種或幾種)，X 是選自 Sc、Y、La、Ce、Sm、Dy、Ho,Er,Yb中的一種或幾種元素(可以少量Zr、Nb取代)，Z為選自B、C、Si、N、P、Ge、S中的一種或幾種元素，具體含量(原子百分比)為a=53-62%或65-85%，b=l-15%，c=9-15%或17-27%或35-41%。所得到的合金棒材的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度最高I. 8T，矯頑力介于4-100A/m 之間。中國專利CN1614070A公開了一種塊體非晶納米晶雙相復合軟磁合金的制備方法該方法以Fe-Zr-Nb系軟磁合金為研究對象，其具體成分(原子百分比)包括Fe=83. 5-89%、Zr=3-7%、Nb=3-7%、B=3-9%、Cu=0-l%、X=0-5% (X 為 Si、Al、V、Mo、W 中的一種或幾種)。具體的工藝方法為中頻感應(yīng)熔煉母合金，然后Ar氣氛中單輥急冷(線速度40-70m/s)噴射非晶帶，再采用低溫球磨得到非晶粉末，之后高壓快速燒結(jié)(溫度350-550°C、燒結(jié)壓力3. 5-5. 5GPa、燒結(jié)時間3_10分鐘、保壓時間3分鐘)，最后Ar氣氛中進行熱處理(溫度250-400°C，時間0. 5-1小時)。所得到的合金塊體的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度最高
I.5T。中國專利CN1940111A公開了一種新型納米晶軟磁合金材料及其制備方法提供了一種鐵基納米晶軟磁合金的化學成分和生產(chǎn)工藝，介紹了 V對于合金磁性能的影響。合金化學成分包括Fe、Cu、Nb、V、Si、B，具體含量(原子百分比)為Fe=73%、Cu=l%、Nb=L 5-3. 49%、V=O. 01_2%、Si=13. 5%、B=9%。生產(chǎn)工藝為真空熔煉母合金，然后Ar氣氛中單輥急冷噴射非晶帶，最后氫氣氛中460-560°C退火20-40分鐘。所得到的合金條帶的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度最高I. 2T。中國專利CN101260494A公開了一種Ge摻雜的FeCo基雙相軟磁合金提供了一種鐵鈷基納米晶軟磁合金的化學成分。合金的化學成分包括Fe、C0、Zr、B、Ge，具體含量(原子百分比)為Fe44Co43-xZr7B5Gel-x (x=0_6)。生產(chǎn)工藝為熔煉母合金，然后單輥甩帶(線速度50-70m/s)，最后真空環(huán)境中450-680°C退火20-120分鐘。所得到的合金塊體的最佳軟磁性能為飽和磁感應(yīng)強度介于166-178emu/g,矯頑力介于0. 1-0. 60e (約8_48A/m)。上述的各專利通過調(diào)節(jié)合金的成分和制備工藝在不同程度上均改善了納米晶合金的軟磁性能，但是在總體上還存在明顯的缺陷飽和磁感應(yīng)強度依然不是很高，特別是無法同時實現(xiàn)高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗。由此可見，開發(fā)一種不含昂貴的金屬元素、成本低廉、同時具有較高飽和磁感應(yīng)強度和較低損耗的納米晶軟磁合金材料，對于納米晶軟磁合金的開發(fā)應(yīng)用具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不含昂貴的金屬元素、成本較低、同時兼具高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的鐵基納米晶軟磁合金材料以及該材料的制備 方法。為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，合金的組成表示為(FeaSibBcPdCiOfMg，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f、g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中0. 75 彡 a 彡 0. 87，0〈b ( 0. 08，0〈c ( 0. 14，0〈d ( 0. 08，0〈e ( 0. 02,97 ( f〈100，0〈g ( 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100，M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種。同時，本發(fā)明還提供了一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟
(1)按照式(FeaSibBcPdCu6)fMg中的原子含量配制合金原料，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f、g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中0. 75 < 0. 87，0〈b ( 0. 08，0〈c ( 0. 14，0〈d ( 0. 08，0〈e ( 0. 02，97 ( f〈100，0〈g 彡 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100, M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種；
(2)將上述合金原料置于熔煉裝置內(nèi)進行熔煉，得到合金錠；
(3)將步驟(2)制得的合金錠破碎；
(4)將破碎后的合金錠熔化，通過單輥急冷法將合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥上制備成非晶
人各■
I=I 益,
(5)將非晶合金在高真空或惰性氣體保護下進行晶化處理，其中，晶化處理時熱處理爐保溫溫度為(Txl-IO) K到(Tx2+10) K，保溫時間為0.5-15分鐘，急冷至室溫，得到納米晶粒尺寸為5-25 nm之間的納米晶合金條帶，其中Txl和Tx2分別指第一晶化起始溫度和第二晶化起始溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于本發(fā)明為兼具高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的鐵基納米晶軟磁合金材料，并且不含有昂貴的金屬，成本較低，所得材料具有以下兩點特點
a、具有高飽和磁感應(yīng)強度，其足在I.72T以上并且在I. 90T以下，從背景技術(shù)中所提供的各種方法的測試結(jié)果可以顯而易見地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明制備的材料具有高飽和磁感應(yīng)強度；
b、具有低損耗，其P1^5tl在0.22W/kg以下并且在0.08W/kg以上(P1^5tl表示在1.0T，50Hz時的鐵損)，遠遠低于常用硅鋼材料Fe-Si 6.5 mass%, 100 u m在I. 0T，50Hz時的鐵損0. 51 W/kg(參見文獻M. Ohta and Y. Yoshizawa, AppI. Phys. Express 2, 023005(2009).)。


圖I 為實施例 I 中(Fe0.8265Si0.02Bc. Q9Po.O5Cu0.0135) ^Al1 非晶前驅(qū)體和在 773 K 退火 2min后納米晶合金的X射線衍射(XRD)譜；
圖 2 為實施例 I 中的非晶(Fea 8265Siatl2Baci9Paci5Cuacil35) 99Al1 合金的 DSC 曲線；
圖3為實施例I中在不同溫度熱處理條件下形成的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuacil35、^^合金的磁滯回線；
圖4為實施例I中的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuatll35) 99Al1合金的鐵損 圖5為實施例2中(Fe0通Sia02B0.09P0.05Cu0.0135) 99MOl非晶前驅(qū)體和在773K退火2 min后納米晶合金的X射線衍射(XRD)譜；
圖6為實施例2中在不同溫度熱處理條件下形成的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuacil35^Mo1合金的磁滯回線；
圖7為實施例2中的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuatll35) 99M0l合金的鐵損 圖8為實施例3中(Fe0.8265Si0.oA Q9P0.05Cu0.0135) ^Cr1非晶前驅(qū)體和在773K退火2 min后納米晶合金的X射線衍射(XRD)譜；
圖9為實施例3中在不同溫度熱處理條件下形成的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuacil35)99cri合金的磁滯回線；
圖10為實施例3中的納米晶(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuatll35) 99Cr1合金的鐵損圖 11 為實施例 4 中(Fe。.S265Siatl2Batl9PaC5Cuatll35) 99.5A1Q.5 非晶前驅(qū)體和在 773K 退火 2min后納米晶合金的X射線衍射(XRD)譜。
具體實施例方式本發(fā)明提供了以下的具體實施方式
以及它們之間的所有可能組合，出于簡潔的目的，未在具體實施例中逐一記載各種具體的組合方式，但是應(yīng)當認為本發(fā)明具體記載公開 了所述技術(shù)方案的所有可能的組合方式。首先，本發(fā)明提供了一種鐵基納米晶軟磁合金，其組成表示為(FeaSibBcPdCiOfflg，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f> g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中
0.75 彡 a 彡 0. 87，0〈b ( 0. 08，0〈c ( 0. 14，0〈d 彡 0. 08，0〈e ( 0. 02,97 ( f〈100，0〈g 彡 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100, M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種(或多種)。作為一種優(yōu)選，上述M選自Cr、Al、V、Mo和Nb中的一種，進一步優(yōu)選的M為選自Al、Mo和Cr中的一種。作為一種優(yōu)選，0. 5彡g彡2. 5，進一步優(yōu)選的0. 5彡g彡I. 5。作為一種優(yōu)選，0.07 ( b+c+d+e ( 0. 25，進一步優(yōu)選的 0. 09 ( b+c+d+e ^ 0. 22,更優(yōu)選的0. 12 ^ b+c+d+e ^ 0. 20,更進一步優(yōu)選的0. 14 ^ b+c+d+e ^ 0. 19,最優(yōu)選的
0.165 ( b+c+d+e ( 0. 18。
作為一種優(yōu)選，0. 01 ^ b ^ 0. 05，進一步優(yōu)選的0. 01彡b彡0. 03。作為一種優(yōu)選，0.05 ^ c ^ 0. 14，進一步優(yōu)選的0. 07彡c彡0. 12，更優(yōu)選的
0.08 彡 c 彡 0. 10。作為一種優(yōu)選，0.02彡d彡0.08，進一步優(yōu)選的0. 03彡d彡0. 07,更優(yōu)選的
0.04 彡 d 彡 0. 06。作為一種優(yōu)選，0. 005彡e彡0. 015，優(yōu)選的0. 01彡e彡0. 015。本發(fā)明所提供的一種鐵基納米晶軟磁合金，其高飽和磁感應(yīng)強度足在I. 72 T以上且I. 90 T以下。 本發(fā)明所提供的一種鐵基納米晶軟磁合金，其低矯頑力//。在4. 5 A/m以下且0. 5A/m以上；
本發(fā)明所提供的一種鐵基納米晶軟磁合金，其損SPu/m在0. 22ff/Kg以下且0. 08ff/Kg以上，其中Pu。表示在I. OT、50Hz時的鐵損。同時，本發(fā)明還提供了一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，包括如下步驟
(1)按照式(FeaSibBcPdCu6)fMg中的原子含量配制合金原料，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f、g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中0. 75 < 0. 87，0〈b ( 0. 08，0〈c ( 0. 14，0〈d ( 0. 08，0〈e ( 0. 02，97 ( f〈100，0〈g 彡 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100, M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種；
(2)將上述合金原料置于熔煉裝置內(nèi)進行熔煉，得到合金錠；
(3)將步驟(2)制得的合金錠破碎；
(4)將破碎后的合金錠熔化，通過單輥急冷法將合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥上制備成非晶合金；
(5)將非晶合金在高真空或惰性氣體保護下進行晶化處理，其中，晶化處理時熱處理爐保溫溫度為(Txl-IO) K到(Tx2+10) K，保溫時間為0.5-15分鐘，急冷至室溫，得到納米晶粒尺寸為5-25 nm之間的納米晶合金條帶，其中Txl和Tx2分別指第一晶化起始溫度和第二晶化起始溫度。作為一種優(yōu)選，步驟(2)中所述的熔煉裝置為高頻感應(yīng)熔煉爐或者電弧熔煉爐。作為一種優(yōu)選，當步驟(2)中采用高頻感應(yīng)熔煉爐熔煉合金原料時，先抽真空至3X10-3-9X10_3 Pa，優(yōu)選的相對壓力為4X 10_3_7X 10_3 Pa，然后充入氬氣至相對壓力
0.05-0. 09 MPa進行熔煉，待合金原料熔化后，保溫5_10 min,然后倒入鑄型中，得到合金錠。作為一種優(yōu)選，上述步驟(4)所述非晶合金為條帶形，稱之為非晶合金條帶。作為進一步的改進，上述方法還包括在破碎步驟，即步驟(2)前后對上述合金錠和/或破碎后的合金錠進行超聲波清洗的步驟。制備出鐵基納米晶軟磁合金后，通過以下幾種方法和儀器對其性能進行測試
(I)X射線衍射法(簡稱XRD，下同)，采用的儀器為Bruker AXS, D8 Advance, Cu-K a，
以確定本發(fā)明中快淬方式得到的是非晶態(tài)合金，而經(jīng)過凈化處理后析出的是納米晶粒。完全的非晶態(tài)合金的XRD圖譜具有一個寬化的彌散峰，而典型的晶體結(jié)構(gòu)在XRD圖譜上對應(yīng)的是尖銳的Bragg衍射峰。(2)差示掃描量熱法(簡稱DSC，下同)，采用的儀器為NETZSCH，404C，以測量合金的熱力學參數(shù)，測量過程中以0. 167 K/s的升溫速率加熱非晶條帶，記錄第一晶化起始溫度Txl和第二晶化起始溫度Tx2，目的是確定合適的熱處理溫度。(3)磁學性能測 試，包括采用振動樣品磁強計(VSM，Lake Shore, 7410)測試其飽和磁感應(yīng)強度足，以及用直流B-H回線測量儀(RIKEN，EXPH-100)測試矯頑力仏，用阻抗分析儀(Agilent,4294A)測試磁導率P e。以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細介紹，如上所述，下面的實施例只是為了更加具體地說明本發(fā)明，而不應(yīng)當被認為是對本發(fā)明的任何限制。實施例I :
制備成分為(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuatll35) 99Al1的納米晶軟磁合金,步驟如下
(1)以純度大于99.5%的純Fe、純Si、純B、純Cu、純Al和Fe-P合金為原料，按照(Fe。.8265Si0. 02^0. 09 0. 05C% 0135) 99^11 的比例稱量好原料，備用；
(2)將步驟(I)稱量好的原料置于高頻感應(yīng)熔煉爐中進行熔煉，首先抽真空至4X10_3Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.09 MPa進行熔煉，熔化后進行充分熔煉，之后保溫10 min，然后倒入鑄型一銅模中，得到合金錠；
(3)去除步驟(2)得到的合金錠的表面雜質(zhì)，然后在酒精中進行超聲波清洗，然后將合金錠破碎成小塊合金錠，再次在酒精中進行超聲波清洗；
(4)將步驟(3)得到的小塊合金錠裝入開口的石英玻璃管后置于鑄造設(shè)備的感應(yīng)線圈中進行熔化，然后將熔融的合金液通過單輥急冷法噴到轉(zhuǎn)速為40 m/s的銅輥上，制備出連續(xù)非晶條帶；
(5)將步驟(4)得到的非晶條帶和繞成環(huán)狀的樣品置于石英管中，抽真空至5X10_3Pa，然后封閉石英管；將石英管置于已設(shè)置好溫度為773K的熱處理爐中，保溫2分鐘進行熱處理，然后立刻將石英管取出并置于水中急冷至室溫，得到納米晶軟磁合金產(chǎn)品。圖2 為(Fea 8265Siaci2Baci9Paci5Cuatll35) 99Al1 非晶前驅(qū)體的 DSC 曲線。從圖中可以得到第一晶化起始溫度Txl為660K，第二晶化起始溫度Tx2為790K，由此可確定本實施例合適的熱處理溫度(Txl-IO) K-(Tx2+10) K為650K-800K。需要說明的是，盡管其他實施例的條件有所不同，但是對晶化溫度的影響不大，所以，其他實施例中熱處理溫度的選擇也以此作為基本參考。圖I是(Fea 8265Siatl2Baci9Paci5Cuacil35) 99Al1非晶前驅(qū)體(即步驟(4)得到的非晶條帶，圖I中所示的淬態(tài)樣品)和773K熱處理2 min后納米晶合金的X射線衍射(XRD)譜。從圖中可以看出，淬態(tài)樣品具有一個彌散的衍射峰，而經(jīng)773K熱處理2min后的納米晶合金具有典型的晶體結(jié)構(gòu)，在XRD圖譜上呈現(xiàn)尖銳的Bragg衍射峰。由謝樂公式D=K入/ P cos 0可估算出其晶粒尺寸為15 nm。圖3 為(Fea 8265Siatl2Baci9Paci5Cuacil35) 99AldheH合金在 743K，768K，793K熱處理 2 分鐘后的磁滯回線，其飽和磁感應(yīng)強度列于表I。圖4顯示了熱處理溫度為793K所得到的納米晶合金的鐵損,P1. ^5tl為0. 20 W/kg。具體熱處理溫度與樣品性能詳見表I。
權(quán)利要求
1.一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，合金的組成表示為(FeaSibBcPdCufj)fflg，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f> g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中.0. 75 彡 a 彡 0. 87，0〈b ( 0. 08，0〈c ( 0. 14，0〈d 彡 0. 08，0〈e ( 0. 02,97 ( f〈100，0〈g 彡 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100，M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，上述M選自Cr、Al、V、Mo和Nb中的一種，優(yōu)選的M為選自Al、Mo和Cr中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，0.5^g^2. 5，優(yōu)選的 0. 5 < g < I. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，.0. 07 彡 b+c+d+e 彡 0. 25，優(yōu)選的 0. 09 彡 b+c+d+e 彡 0. 22，更優(yōu)選的 0. 12 彡 b+c+d+e 彡 0. 20，進一步優(yōu)選的 0. 14 ( b+c+d+e ( 0. 19，最優(yōu)選的 0. 165 ( b+c+d+e ( 0. 18。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于.0. 01彡b彡0. 05，優(yōu)選的0. 01彡b彡0. 03。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，.0. 05 ^ c ^ 0. 14，優(yōu)選的0. 07彡c彡0. 12，更優(yōu)選的0. 08彡c彡0. 10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，.0. 02 ^ d ^ 0. 08，優(yōu)選的0. 03彡d彡0. 07，更優(yōu)選的0. 04彡d彡0. 06。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，.0. 005 彡 e 彡 0. 015，優(yōu)選的 0. 01 彡 e 彡 0. 015。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，其高飽和磁感應(yīng)強度足在I. 72 T以上且I. 90 T以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其低矯頑力/Tc在4.5A/m以下且0. 5 A/m以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金，其損在.0.22ff/Kg以下且0. 08ff/Kg以上，其中P1^5tl表示在I. OT、50Hz時的鐵損。
12.—種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)按照式(FeaSibBcPdCu6)fMg中的原子含量配制合金原料，a、b、C、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f、g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中0. 75 < 0. 87，0〈b ( 0. 08，.0〈c ( 0. 14，0〈d ( 0. 08，0〈e ( 0. 02，97 ( f〈100，0〈g 彡 3，并且滿足 a+b+c+d+e=l，f+g=100, M 為選自 Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V 和 Nb 中的一種； (2)將上述合金原料置于熔煉裝置內(nèi)進行熔煉，得到合金錠； (3)將步驟(2)制得的合金錠破碎； (4)將破碎后的合金錠熔化為合金液，通過單輥急冷法將合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥上制備成非晶合金； (5)將非晶合金在高真空或惰性氣體保護下進行晶化處理，其中，晶化處理時熱處理爐保溫溫度為(Txl-IO) K到(Tx2+10) K，保溫時間為0.5-15分鐘，急冷至室溫，得到納米晶粒尺寸為5-25 nm之間的納米晶合金條帶，其中Txl和Tx2分別指第一晶化起始溫度和第二晶化起始溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的熔煉裝置為高頻感應(yīng)熔煉爐或者電弧熔煉爐。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，當步驟(2沖采用高頻感應(yīng)熔煉爐熔煉合金原料時，先抽真空至3X 10_3-9X 10_3 Pa，優(yōu)選的相對壓力為4X10_3-7X10_3 Pa，然后充入氬氣至相對壓力0.05-0.09 MPa進行熔煉，待合金原料熔化后，保溫5-10 min，然后倒入鑄型中，得到合金錠。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，上述步驟(4)所述非晶合金為條帶形，稱之為非晶合金條帶。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，還包括在步驟(2)前后對上述合金錠和/或破碎后的合金錠進行超聲波清洗的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于，合金的組成表示為(FeaSibBcPdCue)fMg，a、b、c、d、e為對應(yīng)的各原子的含量，f、g為對應(yīng)的成分或原子的百分含量，其中0.75≤a≤0.87，0<b≤0.08，0<c≤0.14，0<d≤0.08，0<e≤0.02，97≤f<100，0<g≤3，并且滿足a+b+c+d+e=1，f+g=100，M為選自Cr、Mn、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、W、V和Nb中的一種。同時，本發(fā)明還提供了一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法。有益之處在于本發(fā)明為兼具高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的鐵基納米晶軟磁合金材料，并且不含有昂貴的金屬，成本較低。
文檔編號C22C38/16GK102719746SQ201210223070
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者沈?qū)汖?申請人:蘇州寶越新材料科技有限公司