一種提高非晶合金軟磁材料磁性能的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種軟磁非晶合金材料的制備方法，尤其涉及一種提高非晶合金軟磁 材料磁性能的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 為了滿足不斷提高的應用需求，人類一直在尋求性能更優(yōu)的磁性材料。繼鐵氧體 和娃鋼片被發(fā)明并廣泛應用之后，具有里程碑意義的突破性進展是：1982年Decristofaro [Decristofaro N,Freilich A,Fish G.Journal of Materials Science,1982,17(8): 2365.]采用快淬技術發(fā)明了 FeSiB非晶態(tài)合金(商品名為"Metglas"）；將其用作變壓器鐵 芯，與取向硅鋼片相比，鐵損可下降1/3-1/5,將軟磁材料推進到了非晶合金時代；1988年， Yoshizawa[Yoshizawa Y,Oguma S,Yamauchi K.Journal of Applied Physics,1988,64 (10): 6044.]采用納米晶化技術發(fā)明了典型成分為Fe73.5CulNb3Si 13.5B9的被命名為 "Finemet"合金的納米晶材料。由于Finemet合金具有高磁導率、低矯頑力和高電阻率、低損 耗優(yōu)異的綜合軟磁性能，是迄今人工合成的最佳軟磁材料。受到Finemet合金納米晶技術的 啟發(fā)，人們通常采用納米晶化技術來提高非晶合金的軟磁性能。為了提高軟磁材料的高頻 磁導率和滿足一些特殊的應用要求，人們也采用磁場退火或應力退火技術感生磁各向異性 的方法來調(diào)控材料的磁性。但現(xiàn)有用于提升磁性材料的技術都局限在納米晶化技術范疇， 即需要將材料的溫度提升到晶化溫度，然后經(jīng)過較長時間保溫來實現(xiàn)目的。現(xiàn)有技術非但 未能獲得非晶軟磁材料的最佳性能，而且因為需要較高的晶化溫度和較長的保溫時間，導 致耗能高和生產(chǎn)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種提高非晶合金軟磁材料磁性 能的裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：
[0005] 本發(fā)明一種提高非晶合金軟磁材料磁性能裝置，包括第一絕熱密封圓盤、第一夾 頭、支架、滑槽、第二夾頭、應力絲、第二絕熱密封圓盤、滑輪、砝碼、石英管、非晶材料、測溫 熱電偶和加熱絲，所述第一絕熱密封圓盤和所述第二絕熱密封圓盤分別位于所述石英管的 兩端，所述第一絕熱密封圓盤上設置有保護氣體入口，所述支架位于所述石英管內(nèi)，并位于 所述第一絕熱密封圓盤和所述第二絕熱密封圓盤之間，所述支架上設置有滑槽，所述第一 夾頭和所述第二夾頭均位于所述滑槽內(nèi)，所述非晶材料和所述測溫熱電偶置于第一夾頭和 第二夾頭之間，所述石英管外纏繞所述加熱絲，所述第二絕熱密封圓盤上設置有應力線及 保護氣體引出孔，所述應力線的一端與第二夾頭連接，所述應力線的另一端通過滑輪與所 述砝碼連接。
[0006] -種提高非晶合金軟磁材料磁性能的方法:在應力作用下將非晶合金材料在低于 晶化溫度的溫度退火，使退火應力與退火溫度匹配而提升非晶材料軟磁性能獲得好于納米 晶材料的軟磁性能。
[0007] 退火過程中有張應力作用，退火過程中所加張應力的大小應達到在退火溫度足以 誘發(fā)非晶多形相變的臨界值。不能太小，太小了不能誘發(fā)非晶合金的非晶多形相變，也就無 法顯著提高非晶合金的軟磁性能;其次，退火張應力也不能過大，張應力應小于感生磁各向 異性的臨界值，否則，張應力大于感生磁各向異性的臨界值時，就會感生磁各向異性，反而 會降低材料的磁性能。
[0008] 采用低溫退火，即在低于晶化溫度的適當溫度，要求退火溫度低于晶化溫度，但高 于在適當應力誘導下發(fā)生非晶多形相變的臨界溫度。退火溫度不能太高，也不能太低。首 先，退火溫度不能太高，太高了會引起非晶合金材料在退火過程中晶化，其次，退火溫度不 能太低，低于非晶合金的非晶多形相變臨界溫度就不能誘發(fā)非晶多形相變，也就不能顯著 提高非晶合金材料的軟磁性能。
[0009] 在應力和溫度兩個因素共同作用下退火，應力與溫度值相匹配，在最佳應力作用 下于最佳溫度退火，從而獲得最佳效果。應力與溫度的最佳匹配值隨非晶合金組分變化而 不同，即不同組分的非晶合金的低溫應力退火的應力與溫度的最佳匹配值不同。如 FeCuNbSiB非晶合金薄帶的匹配值為30-100MPa和350-500°C，最佳匹配值為50MPa和450°C， FeCoNbSiB非晶合金薄帶的匹配值為50-150MPa和450-550°C，最佳匹配值為llOMPa和500 °(：^63丨？8〇1非晶合金薄帶的匹配值，100-15010^和300-400°(：，最佳匹配值為137]\0^和350 Γ。
[0010] 所述退火過程中的保溫時間為數(shù)分鐘到數(shù)小時，優(yōu)選為5分鐘到3小時，最優(yōu)選為 10分鐘到40分鐘。
[0011] 所述被退火的材料應為非晶材料，最佳為鑄態(tài)非晶合金材料。
[0012] 所述非晶材料形狀為薄帶、細棒或細絲，即能夠在退火過程中施加張應力的形狀。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0014] 本發(fā)明是一種提高非晶合金軟磁材料磁性能的裝置及方法，與現(xiàn)有技術相比，本 發(fā)明采用低溫應力退火技術，即采用低于晶化溫度結(jié)合應力作用的退火技術，相比現(xiàn)有納 米晶化技術，不但具有進一步明顯提升非晶合金軟磁性能的優(yōu)勢，而且還因為采用較低的 退火溫度具有節(jié)省生產(chǎn)過程耗能降低成本和提高生產(chǎn)效率的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0015] 圖1為張應力低溫退火裝置的示意圖；
[0016] 圖2為實施例1的磁性能曲線；
[0017] 圖3為實施例2的磁性能曲線；
[0018]圖4為實施例3的磁性能曲線；
[0019] 圖5為比較實施例1的磁性能曲線；
[0020] 圖6為比較實施例1的磁性能曲線；
[0021] 圖7為比較實施例2的磁性能曲線；
[0022]圖8為比較實施例3的磁性能曲線；
[0023]圖9為比較實施例4的磁性能曲線；
[0024]圖10為比較實施例5的磁性能曲線；
[0025]圖11為比較實施例6的磁性能曲線；
[0026]圖12為比較實施例7的磁性能曲線。
[0027] 圖中：1_保護氣體入口、2-第一絕熱密封圓盤、3-第一夾頭、4-支架、5-滑槽、6-第 二夾頭、7-應力絲、8-第二絕熱密封圓盤、9-應力線及保護氣體引出孔、10-支架伸縮口、11-滑輪、12-砝碼、13-石英管、14-非晶材料、15-測溫熱電偶、16-加熱絲。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：
[0029] 如圖1所示:本發(fā)明一種提高非晶合金軟磁材料磁性能裝置，包括第一絕熱密封圓 盤2、第一夾頭3、支架4、滑槽5、第二夾頭6、應力絲7、第二絕熱密封圓盤8、滑輪11、砝碼12、 石英管13、非晶材料14、測溫熱電偶15和加熱絲16,所述第一絕熱密封圓盤2和所述第二絕 熱密封圓盤8分別位于所述石英管13的兩端，所述第一絕熱密封圓盤2上設置有保護氣體入 口 1，所述支架4位于所述石英管13內(nèi)，并位于所述第一絕熱密封圓盤2和所述第二絕熱密封 圓盤8之間，所述支架4上設置有滑槽5,所述第一夾頭3和所述第二夾頭6均位于所述滑槽5 內(nèi)，所述非晶材