一种铁基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶合金，其中，a、b与c分别表示对应组分的原子百子含量，80.0≤a≤82.0，11.0≤b≤13.0，6.5＜c≤8.0，a+b+c＝100。本发明专利技术提供了一种铁基非晶带材，该合金材料的饱和磁感应强度不低于1.60T。本申请还提供了所述铁基非晶合金的制备方法，进一步的，其可在一个宽泛的热处理区间进行热处理，且可获得优良的软磁性能的铁基非晶合金带材，这种合金材料可用于制作电力变压器、发电机以及发动机的铁芯材料或磁芯材料；Fe

Iron based amorphous alloy and preparation method thereof

The invention provides a formula (I) of Fe based amorphous alloy, shown in the A, B and C respectively represent atomic 100 content corresponding components, 80 = a = 82, 11 = b = 13, C < 6.5 = 8, a+b+c = 100. The present invention provides an iron based amorphous strip having a saturation magnetic induction strength of no less than 1.60T. The application also provides a method for preparing the amorphous alloy further, the heat treatment is carried out in a broad range of heat treatment, amorphous alloy strip and can obtain excellent soft magnetic properties, the alloy material can be used for the production of electric power transformer, generator and engine core material or the magnetic core material; Fe

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶合金及其制备方法
本专利技术涉及非晶合金
，尤其涉及一种铁基非晶合金及其制备方法。
技术介绍
由于具有低铁损、高饱和磁通量密度、高磁导率及其它优点，Fe基无定形合金薄带如Fe-Si-B无定形合金薄带被广泛用作电源变压器与高频变压器的铁心。基于以上特点，非晶铁基材料在面世很长一段时间内，在变压器领域独领风骚。随着硅钢材料的持续更新，非晶材料的优势相对弱化。比如，非晶材料饱和磁密明显偏低，且随着硅钢片轧制设备以及工艺的升级，硅钢片材料一直呈现厚度变薄趋势，性能也在逐渐降低；非晶材料在提高磁密以及降低损耗方面做了大量的工作，但从市面非晶产品性能来讲，一直未出现损耗性能低且饱和磁密偏高的非晶材料。例如，在提高饱和磁感应强度方面，公开号为No.平6-220592的日本专利披露了一种由式FeaCobSicBdMx表示的无定形合金薄带的组成，其原子百分量为：60≤a≤83，3≤b≤20，80≤a+b≤86，1≤c≤10，11≤d≤16；当M是Sn时，0.1≤x≤1.0；当M是Cu时，0.1≤x≤2.0；当M是S时0.01≤x≤0.07；a+b+c+d+x＝100。上述方案由于加入了Co使合金具有大的饱和磁通量密度；然而Co是非常贵的元素，虽然含Co的铁基无定形合金薄带可用在一些要求质量较高的场合，但成本高仍是这项技术的不足之处。公开号为CN1124362C的专利公开了在高铁含量的情况下也可保持高磁通量密度的铁基无定形合金薄带，且用这种薄带甚至在退火期间铁心的不同部位间存在着温度差异的条件下，仍可制成具有良好软磁性的铁心；其主要成分中含有Fe、Si、B、C和P元素及不可避免的杂质，它的组成以原子百分数计：82＜Fe≤90，2≤Si＜4，5＜B≤16，0.02≤C≤4，0.2≤P≤12，退火后Bs值为1.74T。然而，上述方案一方面P元素的添加含量较大，结合目前国内外磷铁行业的实际情况，磷铁的制备条件相对粗放，杂质含量过高，无法达到非晶合金的使用条件，在制备过程中，大量使用常规条件的磷铁会导致带材晶化、偏脆；另一方面，含磷合金制备的带材热处理过程极易被氧化，且热处理后带面表观质量以及性能都较差。若使用此种合金成分进行工业化成产，必须添加磷铁精炼的环节以及退火工艺的防氧化工艺，既增加了工艺流程的复杂性，又需提高目前的冶炼水平，导致工业化生产难度加大。公开号为CN100549205C的中国专利提到通过合理控制吹送到铜辊表面CO或CO2气体量以及Si/C重量比，从而形成在合金带的两个表面到其内部径向测量得到的C浓度分布在深度2～20nm范围内具有C偏析层峰值，有效的解决Fe基非晶态合金带中由提高饱和磁通密度Bs造成的脆化、表面结晶化和矩形比下降的问题；其合金成分为FeaSibBcCd和不可避免的杂质，以原子百分比计，其中a为76～83.5％，b为12％或以下，c为8～18％，d为0.01～3％；但是本专利技术没有具体提及CO或CO2添加工艺以及控制偏析层厚度的控制手段，而且表面碳偏析层对于其所在范围的要求，使得其制备过程过于苛刻；另外对于带面表面粗糙度也有严格的要求，表面粗糙度大，则氧化层的厚度不均匀，导致产生的C-偏析层深度和范围不均匀，这样使得应力松施不均匀，部分地产生易碎部分，在因为表面粗糙而导热性降低的C-偏析层中，表面结晶化加速。上述问题使得制备过程变得复杂且难以控制。公开号为No.平7-33139的日本专利披露了一种具有改善铁损性能及不脆裂的薄带材料，该专利公开说明书公开了无定形薄带具有极好的磁性和耐脆性，该材料的平均粗糙度Ra在中心线0.6μm～0.6μm以下，组成表达式为FexBySizMna，按原子百分数计75≤x≤82，7≤y≤15，7≤z≤17，0.2≤a≤0.5；虽然Mn对改善铁损有效，但增加它的含量会降低磁通量密度并使材料发脆。公开号为US8968490B2的美国专利中提到非晶合金熔体需要保证其表面张力大于1.1N/m，低于该表面张力带材表面及易产生表面突起，从而影响带材封装因子；公开号为US8968489B2的美国专利中同样提到，表面张力低于1.1N/m容易在带材表面产生划痕、光亮线等表面缺陷。上述两个专利所述合金具有由FeaSibBcCd表示的成分，以原子百分比计，其中，80.5％≤a≤83％、0.5％≤b≤6％、12％≤c≤16.5％、0.01％≤d≤1％，所述带材具有超过1.60T的饱和磁感应强度，并且当在60Hz及1.3T感应强度水平下测量时表现出小于0.14W/kg的磁芯损耗。但是对于熔体表面张力控制的说明不具体，且熔体表面张力控制在1.1N/m以上难度大，对于缺陷的控制以及制带顺行的难度加大。从上面的背景资料介绍可知：研究者集中研究了提高非晶材料饱和磁感应强度的方法，开展了系统的成分研究和带材性能评估。但无人从解决高饱和非晶材料制带顺行、降低成分以及铁芯处理、变压器综合需求方面做深入研究，且只认识到在磁心制造和运行方面明显优越的必要性能的组合，因此发现了各种不同的合金，但每种合金只针对这种总的组合中的一部分。但是非晶合金制备是集材料的饱和磁密、结晶温度、居里温度、单片损耗、励磁功率等参数，结合制带顺行度、材料成本、工艺复杂度，而获取的相对高工作磁密、宽泛退火区间、高延展性、低损耗以及低励磁功率等多维度的综合体。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种铁基非晶合金，本申请提供的铁基非晶合金具有高工作磁密度、宽泛的退火区间、高延展性、低损耗以及低励磁功率。有鉴于此，本申请提供了一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶合金，FeaBbSic(Ⅰ)；其中，a、b与c分别表示对应组分的原子百分含量；80.0≤a≤82.0，11.0≤b≤13.0，6.5＜c≤8.0，a+b+c＝100。优选的，所述铁基非晶合金的饱和磁感应强度≥1.60T。优选的，所述Fe的原子百分含量为80.0≤a≤81.0。优选的，所述B的原子百分含量为11.5≤b≤12.5。优选的，所述Si的原子百分含量为7.0≤b≤7.5。优选的，所述铁基非晶合金中，a＝80.0，12.0≤b≤13.0，7.0≤c≤8.0。优选的，所述铁基非晶合金中，a＝80.5，11.5≤b≤12.5，7.0≤c≤8.0。优选的，所述铁基非晶合金中，81.0≤a≤81.5，11.0≤b≤13.0，7.0≤c≤8.0。本申请还提供了所述的铁基非晶合金的制备方法，包括：按照式FeaBbSic的铁基非晶合金的原子百分比配料，将配料后的原料进行熔炼，将熔炼后的熔液升温保温后进行单辊快淬，得到铁基非晶合金。优选的，所述单辊快淬之后还包括：将得到的铁基非晶合金进行热处理。优选的，所述热处理的温度为335～385℃，热处理的宽泛区间不低于40℃。优选的，所述热处理后的铁基非晶合金带材的矫顽力≤3.5A/m；在50Hz，1.35T条件下，所述热处理后的铁基非晶合金的激磁功率＜0.1450VA/kg，铁芯损耗＜0.1100W/kg；在50Hz，1.40T条件下，所述热处理后的铁基非晶合金的激磁功率＜0.1700VA/kg，铁芯损耗＜0.1500W/kg。优选的，所述铁基非晶合金带材为完全非晶状态，临界厚度至少为75μm。优选的，所述铁基非晶合金带材的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶合金，Fe

【技术特征摘要】
1.一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶合金，FeaBbSic(Ⅰ)；其中，a、b与c分别表示对应组分的原子百分含量；80.0≤a≤82.0，11.0≤b≤13.0，6.5＜c≤8.0，a+b+c＝100。2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金的饱和磁感应强度≥1.60T。3.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述Fe的原子百分含量为80.0≤a≤81.0。4.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述B的原子百分含量为11.5≤b≤12.5。5.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述Si的原子百分含量为7.0≤b≤7.5。6.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金中，a＝80.0，12.0≤b≤13.0，7.0≤c≤8.0。7.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金中，a＝80.5，11.5≤b≤12.5，7.0≤c≤8.0。8.根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金中，81.0≤a≤81.5，11.0≤b≤13.0，7.0≤c≤8.0。9.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓雨，庞靖，李庆华，杨东，刘红玉，
申请(专利权)人：青岛云路先进材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37