專利名稱：：一種具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及良好韌性的鐵基非晶軟磁合金的制作方法一種具有高飽和磁感應(yīng)M及良好韌性的鐵基非晶軟磁合金背景領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種非晶態(tài)合金，具體為一種具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度良好韌性的鐵基非晶軟磁合金。
背景技術(shù)：
：與相應(yīng)的晶體合金比較，非晶合頓常具有優(yōu)異的性能，如高3雖、高硬度、高彈性等。非晶合金的優(yōu)良性能是由期蟲特的原子結(jié)構(gòu)決定的，即短程有序，份呈游。鐵基非晶薄帶有靴異的軟磁性能，較低的矯頑力，成本較Co基、Fe-Ni基非晶合金低，是取代硅鋼片用于電力，器的理想材料。1967年P(guān).Du-wez率先開發(fā)出Fe-P-C系非晶軟磁合金,掀起了一個(gè)研發(fā)熱潮。上1^己八十和九傳代，先后出現(xiàn)了FeslSi3.5B13.5C2，F(xiàn)e-M-Si-Cu-B(M=Nb，Cr，V，Mo，Zr，W)，F(xiàn)e-M-B(M=Zr，Hf,Nb,Si),Fe-Al-Ga-P-C-B-Si等一系列非晶軟磁合金。但是^合^B^的Nb、W等元素價(jià)格昂貴，熔融合^f占度大，流動(dòng)性差，同時(shí)，F(xiàn)e基非晶軟磁合她和磁感應(yīng)5艘相對(duì)硅鋼還較低，合金不具有良好的韌性。因此，開發(fā)出原料價(jià)樹氐廉、韌性好、具有高飽和磁感應(yīng)3破的鐵超陣晶軟磁合金有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種鐵非晶態(tài)軟磁合金，該合金不但飽和磁感應(yīng)3破高、熔融合金流動(dòng)艦、韌艦，而且價(jià)格低廉。該合金成分的表達(dá)式為(原子個(gè)數(shù)％):FeaBbCcSidAle其中a的原子百分比含量為77~83,b的原子百分比含量為713，c的原子百分比含量為36，d的原子百分比含量為47，e的原子百分比含量為14，且afb+c4d+e=100。優(yōu)選FegoBKASi4A1,或者Fe80B10C5Si3.sAli.5。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于麟一種制備該鐵基非晶態(tài)軟磁合金的方法，該方法由以下制備步驟完成步驟一、稱取原料按所需原子個(gè)數(shù)計(jì)算出與之相應(yīng)的原料，并稱量；其中硼元素是通過業(yè)硼鐵(成分如表1示)添加，其他各元素鵬均為工業(yè)級(jí)；表1所用工業(yè)硼,含元素皿量百分比<table><row><column>元素</column><column>Fe</column><column>B</column><column>Al</column><column>Si</column><column>P</column><column>S</column><column>c</column></row><row><column>質(zhì)量%</column><column>81.64</column><column>17.49</column><column>0.035</column><column>0.77</column><column>0.02</column><column>0.002</column><column>0.04</column></row><table>步驟二、熔煉制Fe-B-C-Si-Al母合金將步驟一稱得的所需原料^A真空冶煉爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5Xl(T3pa,充入0，05MPa氬氣旨?xì)怏w；調(diào)節(jié)電流15-25A、熔煉aS1000-1600°C;熔煉時(shí)間5-10min,隨爐M后取出Fe>B>C-Si-Al母合金；步驟三、制Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄帶將步驟二制得的母合金j^A快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5X10—3pa，充入氬氣微氣體，氬氣壓力為0.05MPa;調(diào)節(jié)電流2-10A、感應(yīng)驗(yàn)900-1IOO'C;熔煉時(shí)間2-5min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，形成具有穩(wěn)定形狀的熔池，然后依靠銅輥的快速熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得Fe"B-C-Si-Al非晶合金薄帶。除非另有所指，本文所用的以下簡(jiǎn)稱的含義分別為-VSM:振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(vibratingsamplemagn改ometer);T皿非晶態(tài)合金薄帶臨界厚度；Tx:結(jié)晶溫度；Tc:居里溫度Bs:飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度；He:矯頑力。將制得的Fe－B－C-Si-Al非晶合會(huì)薄帶截取15-25毫克，測(cè)試飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度采用VSM設(shè)備測(cè)試。該鐵基非晶合金系具有高的頓P磁化強(qiáng)度1.38-1.76T。表2示出了鵬恪的部分非晶絲錢帶的熱力學(xué)性質(zhì)及其磁性能。本發(fā)明的鐵基非晶絲僉薄'帶的臨界厚度Tmax>55μm,居里溫度Tc>640K,晶化溫度Tx>745K,所述合金具有良好的韌性，能夠?qū)崿F(xiàn)180度彎折而不斷裂，同時(shí)原料價(jià)格低廉，熔融合金的流動(dòng)性好，易于生產(chǎn)，可廣泛用于電力變壓器、互感器等領(lǐng)域.表2所制備的部分非晶態(tài)合金薄帶的熱力爭(zhēng)性質(zhì)及磁性能<table><row><column>合金</column><column>Tmax/μm</column><column>Tc/K</column><column>Tx/K</column><column>Bs/T</column><column>Hc/Am-1</column></row><row><column></column><column>Fe80Bloc5si45A10.5</column><column>64</column><column>662</column><column>778</column><column>1.64</column><column>25</column></row><row><column></column><column>Fe80B10C5Si4Ali</column><column>72</column><column>650</column><column>766</column><column>1.76</column><column>25</column></row><row><column></column><column>FegoBwCsSi3.5Al1.5</column><column>63</column><column>645</column><column>757</column><column>1.72</column><column>26</column></row><row><column></column><column>Fe80B10C5Si3Al2</column><column>55</column><column>640</column><column>745</column><column>1.60</column><column>23</column></row><row><column></column><column>Fe77B13C3Si4Al3</column><column>68</column><column>666</column><column>781</column><column>1.38</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe83B7C6Si3Al1</column><column>56</column><column>657</column><column>774</column><column>1.45</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe79B10C5Si4Al1</column><column>79</column><column>660</column><column>778</column><column>1.42</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe78B1oC5Si3.5Ali.5</column><column>82</column><column>663</column><column>780</column><column>1.42</column><column></column></row><table>下面aa實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1:制備FegoBKASLtM非晶合金薄帶步驟一按FegoBKASi4Al1化學(xué)成分配比進(jìn)行配料。按照FesoBKASi4Al1的化學(xué)成分，分別稱取純度為99.9%的鐵16.597克，離為99.9%的碳0.252克，純度為99.9%的硅0.471克，離為99.9%的鋁0.113克和成分如表1所示的，硼鐵2.590克。步驟二制Fe80BKASi4Al1母合金將步驟一的配料真空冶煉爐中；調(diào)節(jié)抽真空度至5X10-3Pa，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流20A，熔煉溫度1200'C;熔煉時(shí)間5min后隨爐冷卻后取出；步驟三制Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄帶將步驟二制得的Fe80B1oC5Si4A1,母合金放入快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空趕5Xl0-3Pa,然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流鵬2-10A，感應(yīng)鵬850'C;熔煉時(shí)間2min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅ai:，形成具有穩(wěn)定的熔瓶然后依靠銅輥的,熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄帶。該Fe80B1oC5Si4A1,合金具有72um的臨界厚度；將制得的Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄帶截取20毫克，測(cè)鄉(xiāng)敏性能，飽和磁感應(yīng)3破為1.76T，其它性能如表2所示。實(shí)施例2:制備Fe80B1oC5Si3.5A1.5非晶合金薄帶步驟一按Fe80B1oC5Si3.5A1.5化學(xué)成分配比進(jìn)行配料。按照Fe80B1oC5Si3.5A1.5的化學(xué)成分，分別稱取純度為99.9%的鐵16.599克，純度為99.9%的碳0.252克，純度為99.9%的硅0.412克，純度為99.9%的鋁0.170克和成分如表1所示的工業(yè)硼鐵2.590克。步驟二制Fe80B1oC5Si3.5A1.5母合金將步驟一的配料放入真空冶煉爐中；調(diào)節(jié)抽真空度至5X10-3pa，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流20A，熔煉,1200C;熔煉時(shí)間5min后隨爐冷卻后取出；步驟三:制Fe80B1oC5Si3.5A1.5非晶合金薄帶將步驟二制得的FesoBu)C5Si3.5AlL5母合金放入快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5X10—3pa，然后充入A0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流溫度2-10A，感應(yīng)溫度850'C;熔煉時(shí)間2min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅輥,形成具有穩(wěn)定形狀的熔瓶然后依靠銅輥的快速熱傳導(dǎo)急冷凝固即諾勝FegoBKAS3.5Al15非晶合金薄帶。該Fe8oB10C5Si3.5M.5合金具有63》m的臨界厚度;將制得的FesoBKAS^sAl"非晶合金薄帶截取20毫克，測(cè)鄉(xiāng)磁性能，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.72T,其它性能如表2所示。實(shí)施例3:制備FesoBnASksAlas非晶合金薄帶步驟一按Fe8oB10C5Si4.5Alo.5化學(xué)成分配比進(jìn)行配料。按照Fe80B10C5Si4.5Alo.5的化學(xué)成分，分別稱取純度為99.9%的鐵16.595克，純度為99.9%的碳0.251克，純度為99.9%的硅0.529克，純度為99.9%的鋁0.056克和成分如表l所示的工業(yè)硼鐵2.590克。步驟二制FegoBK)C5Si4.5Alo.5母合金將步驟一的配料放入真空冶煉爐中；調(diào)節(jié)抽真空輕5X10'3pa，然后充入0.05MPa氬氣做氣體；調(diào)節(jié)電流20A，熔煉，1200℃熔煉時(shí)間5min后隨爐冷卻后取出；步驟三制Fe8必K)C5Si4.5Al0.5非晶合金薄帶將步驟二制得的FegAoC5Si4.5Alo.5母合金放入快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5Xl(T3Pa，然后充入0.05MPa氬氣旨?xì)怏w；調(diào)節(jié)電流Mjg2-10A，感應(yīng)MJt850°C;熔煉時(shí)間2min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅$1±，形成具有穩(wěn)定,的'm然后依靠銅輥的快速熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得FesoBH)C5Si4.5Alo.5非晶合金薄帶o該Fe8oBuASi4.sAlo.5合金具有64um的臨界厚度;將制得的FegoBK)C5Sk5Alo.5非晶合金薄帶繊20毫克，測(cè)鄉(xiāng)磁性能，飽和磁感應(yīng)3破為1.64T,其它性能如表2所示。實(shí)施例4:制備Fe77B13C3Si4Al3非晶合金薄帶步驟一按Fe77BuC3Si4Al3化學(xué)成分配比進(jìn)行配料。按照Fe77B13C3Si4Al3的化學(xué)成分，分別稱取純度為99.9%的鐵14.974克,純度為99.9%的碳0.154克，純度為99.9%的硅0.481克，純度為99.9%的鋁0.347克和成分如表1所示的工業(yè)硼鐵3.442克。步驟二制Fe77B13C3Si4Al3母合金將步驟一的配料放入真空冶煉爐中；調(diào)節(jié)抽真空度至5X(10)-3pa，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流20A，熔煉溫度1200℃;熔煉時(shí)間5min后隨爐冷卻后取出；步驟三:制Fe77B13C3Si4Al3非晶合金薄帶將步驟二制得的Fe77B13C3Si4Al3母合放入快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5X(10)-3Pa，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體調(diào)節(jié)電流M2-10A,感應(yīng),850℃;熔煉時(shí)間2min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上:，形成有穩(wěn)定形狀的熔瓶然后依靠銅輥的,熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得Fe77B13C3Si4Al3非晶合會(huì)薄帶。該Fe77B13C3Si4Al3合金具有68μm的臨界厚度；將制得的Fe77BBC3Si4Al3非晶合會(huì)薄帶截取20毫克，測(cè)鄉(xiāng)磁性能，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.38T,其它性能如表2所示。實(shí)施例5:制備FessB7CeSisM非晶合會(huì)薄帶步驟一按Fe83B7C6Si3M化學(xué)成分配比進(jìn)行配料。按照Fe83B7C6Si3Al1的化學(xué)成分，分別稱取純度為99.9%的鐵17.500克，純度為99.9%的碳0.294克，離為99.9%的硅0.344克，離為99.9%的鋁0.110克和成分如表1戶標(biāo)的工業(yè)硼鐵1.767克。步驟二制Fe83B7CeSi3Al1母合金將步驟一的配料放入真空冶煉爐中；調(diào)節(jié)抽真空度至5X(10)-3Pa，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體調(diào)節(jié)電流20A,熔煉溫度1200℃;熔煉時(shí)間5min后隨爐冷卻后取出；步驟三制Fe83B7C6Si3Al1非晶合金薄帶將步Sn制得的FegsB^fiSisM母合金^A^I凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5X10勺a，然后充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流MS2-10A，感應(yīng)M850-C:熔煉時(shí)間2min后噴射至一個(gè)高，轉(zhuǎn)的銅lluh，形成具有穩(wěn)定的熔瓶然后依靠銅輥的，熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得Fes3B7C6Si3M非晶合金薄帶。該Fe^BTQSijM合金具有56nm的臨界厚度將制得的Feg3B7C6Si3M非晶合僉薄帶截取20毫克，測(cè)試其磁性能，飽和磁感應(yīng)3賊為1.45T,其它性能如表2所示。權(quán)利要求1、一種具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及良好韌性的鐵基非晶態(tài)軟磁合金，其特征在于合金成分按照原子個(gè)數(shù)百分比計(jì)，其表達(dá)式為FeaBbCcSidAle，其中a的原子百分比含量為77～83，b的原子百分比含量為7～13，c的原子百分比含量為3～6，d的原子百分比含量為4～7，e的原子百分比含量為1～4，且a+b+c+d+e＝100。2、如權(quán)利要求1所述的鐵基非晶態(tài)軟磁合金，其特征在于Fe犯Bu)C5Si4Ah或者Fe8。BioC5Si3.5Ah.5。3、如權(quán)利要求1所述的鐵基非晶態(tài)軟磁合金的制備方法，其特征在于由以下制備步驟完成步驟一、稱取原料按所需原子個(gè)數(shù)計(jì)算出與之相應(yīng)的原料，并稱量；步驟二、熔煉制Fe-B-C-Si-Al母合金將步驟一稱得的所需原料放入真空冶煉爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5X10-Spa，充入0.05MPa氬氣保護(hù)氣體；調(diào)節(jié)電流15-25A、烙煉溫度1000-1600'C、熔煉時(shí)間5-10min，隨爐冷卻后取出Fe-B-C-Si-Al母合金；步驟三、制Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄帶將步驟二制得的母合金放入快速凝固裝置的感應(yīng)爐中，調(diào)節(jié)真空度至5Xl(r3Pa,充入氬氣保護(hù)氣體，氬氣壓力為0.05MPa、調(diào)節(jié)電流2-10A、感應(yīng)溫度900-1IOO'C;熔煉時(shí)間2-5min后噴射至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，形成具有穩(wěn)定形狀的熔池，然后依靠銅輥的快速熱傳導(dǎo)急冷凝固即制得Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄帶。全文摘要本發(fā)明涉及一種非晶態(tài)合金，具體為一種具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及良好韌性的鐵基非晶軟磁合金。該合金的具體化學(xué)成分按原子比為Fe<sub>a</sub>B<sub>b</sub>C<sub>c</sub>Si<sub>d</sub>Al<sub>e</sub>，其中a的原子百分比含量為77～83，b的原子百分比含量為7～13，c的原子百分比含量為3～6，d的原子百分比含量為4～7，e的原子百分比含量為1～4，且a+b+c+d+e＝100。特別在成分為Fe<sub>80</sub>B<sub>10</sub>C<sub>5</sub>Si<sub>4</sub>Al<sub>1</sub>或者Fe<sub>80</sub>B<sub>10</sub>C<sub>5</sub>Si<sub>3.5</sub>Al<sub>1.5</sub>時(shí)，合金成分為最優(yōu)。本合金原料采用廉價(jià)工業(yè)純鐵、純硅、純碳、純鋁及工業(yè)硼鐵，合金具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及出色的軟磁性能，同時(shí)具有良好的韌性。同時(shí)該材料還具有合金成分設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，薄帶表面光潔度高，適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H01F1/153GK101206943SQ20071017756公開日2008年6月25日申請(qǐng)日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者濤張,王向軻,逄淑杰,馬朝利申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)