專利名稱：高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料中軟磁合金的技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是涉及一種具有高淬態(tài)韌 性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合金。
背景技術(shù)：
鐵基非晶、納米晶軟磁合金由于具有較低的損耗被認(rèn)為是取代硅鋼片用于電力變 壓器的理想材料。自上世紀(jì)八十和九十年代以來，先后出現(xiàn)了 i^e-P-C、Fe-B-C, Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-Cu-M-Si-B (Μ = Nb, Cr, V, Mo, Zr, W)、Fe-M-B (Μ = Nb, Hf, Zr), (Fe, Co)-M-B-Cu(Μ = Nb,Hf,Zr)等一系列鐵基非晶、納米晶軟磁合金。目前，工業(yè)生產(chǎn)中非晶軟 磁合金薄帶一般采用單輥旋淬法(甩帶法)制備，再經(jīng)過卷繞或疊片后制備成非晶鐵芯，最 后進(jìn)行低溫退火(使用態(tài)為非晶態(tài))或高溫退火(使用態(tài)為納米晶態(tài))。然而，非晶的脆性 問題一直困擾著非晶合金生產(chǎn)企業(yè)。非晶合金如果脆性較大，在甩帶過程中難以形成連續(xù) 帶材，降低生產(chǎn)效率，提高合金成本；在卷繞過程中會(huì)發(fā)生脆斷，增加廢品率；在使用過程 中有可能產(chǎn)生掉碎片，噪聲變大，損耗增加等等一系列的問題。此外，隨著變壓器的功率越 來越大，鐵芯也變得更大更復(fù)雜。在進(jìn)行晶化退火制備納米晶軟磁合金時(shí)，由于鐵芯尺寸較 大、鐵芯形狀復(fù)雜、退火爐內(nèi)溫度分布不均勻等等因素的影響，鐵芯上可能存在過度退火和 退火不足的部位。因此，對(duì)于非晶合金而言，重要的不僅在一定條件下退火后具有優(yōu)異的軟 磁性能，而且能在較寬的退火溫度范圍內(nèi)仍均保持優(yōu)異性能，即具有較寬的退火溫度范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合
^^ ο本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的具有高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于化學(xué)式為 FegZraNbbPcBdCueXf，其中 a、b、c、d、e、f、g 為原子百分?jǐn)?shù)，a=l 5，b=l 5，c = 2 4，d = 4 9，e = 0· 5 1· 5，f = 0· 5 2，g = (100-a-b-c-d-e-f)，X 為 Al 禾口 Sn 中的 一種或兩種，優(yōu)選 FeyrNb5P2B9Cu1.5Al0.5,Fe82.5Zr3Nb4P4B4CuAlSn0.5 和!^e81.5Zr5NbP4B6Cu0.5Sn2。本發(fā)明在合金成分中添加^ 和Nb元素，提高了合金的非晶形成能力，抑制了淬態(tài) 薄帶納米晶的形成，從而降低淬態(tài)脆性，同時(shí)由于^ 和Nb原子尺寸較大，能抑制晶化退火 過程晶粒的過分長(zhǎng)大，從而保證本發(fā)明合金具有較寬的退火溫度范圍。一般非金屬含量的 較大時(shí)，非晶薄帶的脆性較差，因此，保證合金具有高非晶形成能力的前提下，本發(fā)明采用 較低的B、p含量來提高淬態(tài)非晶薄帶的韌性。同時(shí)，Cu團(tuán)簇在非晶合金晶化過程中可以作 為α -Fe異質(zhì)形核的形核位置，適當(dāng)含量的Cu能保證在不影響非晶形成能力的前提下，發(fā) 揮細(xì)化晶粒的作用，提高退火過程中軟磁性能的穩(wěn)定性。廉價(jià)的低熔點(diǎn)Al、Sn元素加入后 能顯著提高合金的鑄造性能，提高淬態(tài)非晶薄帶的韌性和成品率，降低成本。本發(fā)明采用非晶晶化法進(jìn)行制備。首先按照本發(fā)明合金成分進(jìn)行配料并熔煉成均勻的母合金，然后將母合金加熱到高溫熔融狀態(tài)通過噴嘴，噴射到銅輥上進(jìn)行快速冷卻制 備非晶薄帶，最后將淬態(tài)非晶薄帶在一定溫度下進(jìn)行晶化退火得到納米晶軟磁合金。本發(fā)明鐵基納米晶軟磁合金在淬態(tài)具有優(yōu)異的韌性，可以實(shí)現(xiàn)180°彎曲不斷裂， 能有效降低快淬以及卷繞成鐵芯等工藝過程中的廢品率，降低成本。同時(shí)，本發(fā)明鐵基納米 晶軟磁合金在最優(yōu)晶化退火溫度附近100 150°C范圍退火時(shí)均能保持優(yōu)異的軟磁性能， 能提高批量生產(chǎn)時(shí)性能穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明合金更適合規(guī)模生產(chǎn)，可取代現(xiàn)有的硅鋼片和 鐵基非晶、納米晶軟磁合金應(yīng)用于電力變壓器、互感器等領(lǐng)域。


附圖1 為本發(fā)明實(shí)施例 2 即 Fe82. SZr3Nb4P4B4Cu1Al1Sn0^ 分別在 450，500，550，600， 650°C溫度下保溫1小時(shí)后的磁滯回線，縱坐標(biāo)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B(T)，橫坐標(biāo)為磁場(chǎng)強(qiáng)度H(A/ m)。為了清楚地比較各個(gè)溫度退火后矯頑力H。的大小關(guān)系，附圖1中只給出了 H = -40 40A/m范圍內(nèi)的磁滯回線。
具體實(shí)施例方式下面通過幾組實(shí)施例和對(duì)比例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不僅僅限 于這些實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的鐵基納米晶軟磁合金的組分范圍(原子百分比)，制備了 3組實(shí)施 例，并在相同條件下制備了 1組對(duì)比例(Finemet)，成分配比見表1(其中序號(hào)1_3為實(shí)施 例，4為對(duì)比例)。表1本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有典型納米晶軟磁合金Finemet的成分比較
權(quán)利要求
1.具有高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于化學(xué)式為 FegZraNbbPeBdCueXf，其中 a、b、c、d、e、f、g 均為原子百分?jǐn)?shù)，a=廣5，b=廣5，c=2 4，d=4 9， e=0. 5 1· 5，f=0. 5 2，g=100-a-b-c-d-e-f, X 為 Al 和 Sn 中的一種或兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶 軟磁合金，其特征在于化學(xué)式為 Fe81ZrNb5P2B9Cu1.5A10.5, Fe82^Zr3Nb4P4B4CuAlSn0.5 和 Fe81.5Zr5NbP4B6Cu0.5Sn2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍的鐵基納米晶軟磁合金，屬于功能材料中軟磁合金的制備領(lǐng)域，化學(xué)式為FegZraNbbPcBdCueXf，其中a、b、c、d、e、f、g均為原子百分?jǐn)?shù)，a=1~5，b=1~5，c=2~4，d=4~9，e=0.5~1.5，f=0.5~2，g=(100-a-b-c-d-e-f)，X為Al和Sn中的一種或兩種，制備過程是首先將各組分熔煉成均勻的母合金，然后將母合金加熱到高溫熔融狀態(tài)通過噴嘴，噴射到銅輥上進(jìn)行快速冷卻制備非晶薄帶，最后將淬態(tài)非晶薄帶在一定溫度下進(jìn)行晶化退火得到納米晶軟磁合金。本發(fā)明鐵基納米晶軟磁合金具有優(yōu)異的淬態(tài)韌性和寬退火溫度范圍，能夠有效降低快淬以及卷繞成鐵芯等工藝過程中的廢品率?？扇〈F(xiàn)有的硅鋼片和鐵基非晶、納米晶軟磁合金應(yīng)用于電力變壓器、互感器等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/153GK102102167SQ20101060156
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者王寅崗, 繆雪飛, 郭敏 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)