一种铁基非晶纳米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Fe

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及磁性材料
，尤其涉及一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前作为变压器、电动机或发电机的磁芯、电流传感器、磁传感器及脉冲功率磁性部件等所用的软磁性材料，包括硅钢、铁氧体、非晶合金以及纳米晶合金；其中硅钢廉价且磁通密度高，可加工性较强，但是在高频下损耗变大，难以在厚度方向上将硅钢片做薄。铁氧体饱和磁通密度较低，在高功率、高饱和磁感强度条件下使用受限。Co基非晶合金不仅价格较高，而且饱和磁通密度也较低，因此当高功率器件使用时，部件会放大，且自身热力学不稳定，使用过程中损耗变大。
[0003]铁基非晶合金在饱和磁通密度以及高功率下损耗等兼具优势，是最理想的磁性材料，因而开发具有高饱和磁感应强度的非晶铁磁合金具有紧迫性。目前，制备该材料的主要途径是增加基于铁基非晶中Fe的含量，然而随着铁含量的增加合金的热稳定性降低，为了缓解该问题，通过添加Sn、S、C、P等元素。在美国专利No.6416.879中通过在非晶Fe
‑
Si
‑
B
‑
C
‑
P体系中添加P，以增加Fe含量来增大饱和磁感应强度，然而该专利同样披露了因为P元素的添加，导致长期的热稳定降低，因此，上述专利中该非晶合金尚未通过从它们的熔融状态进行铸造而制造出来。在日本公开专利No.2009052064中提导高饱和磁感应强度非晶合金带材，是通过添加Cr、Mn来控制C的沉淀层高度，因而该带材表现出高的热稳定性，美国专利No.7425239中提到在Fe
‑
Si
‑
B
‑
C中以一定水平的Si：C的比率进行选择，从而实现了除了高延展性之外的磁特性。然而，上述专利制备的带材显示表面有很多的缺陷，比如开裂线，渣线，刮痕，夹杂等(如图1、2所示)。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于提供一种铁基非晶纳米晶合金，本申请提供的铁基非晶纳米晶合金钢液纯净度高，可有效改善带材表面的缺陷，有效的提高叠片系数，可获得性能优良的产品。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶纳米晶合金，
[0006]Fe
(100
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
B
a
Si
b
P
c
C
d
Cu
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)；
[0007]其中，a、b、c、d、e分别表示对应组分的原子百分含量，1≤a≤12，0.2≤b≤6，2≤c≤6，0.5≤d≤4，0.6≤e≤2，a+b+c+d+e＝100；且d+(b/c)＝0.85～1.3。
[0008]优选的，5≤a≤12，0.8≤b≤6，2≤c≤5，0.5≤d≤3，0.6≤e≤1.3。
[0009]优选的，8≤a≤12，0.8≤b≤1.5，3≤c≤5，0.7≤d≤1.2，0.6≤e≤1.3。
[0010]优选的，Fe的原子百分含量≥83。
[0011]优选的，所述铁基非晶纳米晶合金中的杂质元素Al≤50ppm，Mn≤100ppm，Ti≤80ppm。
[0012]优选的，所述铁基非晶纳米晶合金的黏度系数η为(3.0～8.0)*10
‑3Pa/s。
[0013]优选的，d+(b/c)＝0.86～1.2，黏度系数η为(4.1～6.9)*10
‑3Pa/s。
[0014]优选的，所述铁基非晶纳米晶合金中N＜100，M＜200；所述N为渣线发生的频次，铁基非晶纳米晶合金带材的宽度为80～122mm，连续1米内渣线发生的频次N＝m*L，m为渣线的条数，L为渣线的长度，mm；M为单位面积3mm*3mm内杂质的频次，M＝n*h，n为杂质的数量，h为杂质的高度，μm。
[0015]本申请还提供了铁基非晶纳米晶合金的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将原料按照成分配比配料，将各原料熔化后镇静，再进行单辊快淬。
[0017]优选的，所述镇静的时间为30～50min。
[0018]本申请提供了一种如式Fe
(100
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
B
a
Si
b
P
c
C
d
Cu
e
所述的铁基非晶纳米晶合金，其中d+(b/c)＝0.85～1.3；本申请通过上述合金元素含量的变化，从而保证钢水黏度的控制范围，使得钢水具有较高的纯度，以此保证了铸造的延续性及带材的表面质量。
附图说明
[0019]图1为现有技术制备的铁基非晶纳米晶合金的渣线缺陷照片；
[0020]图2为现有技术制备的铁基非晶纳米晶合金的夹杂缺陷照片；
[0021]图3为1873K钢水中元素对铁液粘度的影响曲线图；
[0022]图4为表面缺陷凸起照片和尺寸标定示意图；
[0023]图5为本申请制备的铁基非晶纳米晶合金的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0024]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0025]基于以上，本专利技术主要针对含P体系钢水难以通过铸造而制造出来进行说明，通过研究证明，该含P系铁基非晶合金难以铸造成型的原因是P含量的增加，为了保证高饱和磁感应强度导致钢水中高熔点氧化物元素Si的含量降低，因而钢水中低熔点氧化物含量增加，与钢水难以分离，导致铸造过程中氧化物以渣的形式随钢水排出，因此难以铸造成型。
[0026]鉴于此，本专利技术针对含P系成分热稳定性差问题导致带材表面缺陷的问题进行改善，经过验证控制的手段为控制参数η即钢水动力黏度，从而调控钢水流动性，渣粘度等获得极具钢水纯净度的的液体，从而从源头抑制了带材表面缺陷的产生几率。通过η控制可以保证铸造时间的延长，该缺陷的产生发生在铸造开始的初期，且会随着时间的延长一直延续，当缺陷足够放大之后，会在缺陷的位置产生裂纹，裂纹由萌生
‑
长大
‑
断裂的过程，导致铸造停止；还可以使铸造前30分钟产生缺陷的概率减少70％，缺陷产生的时间推迟到1h之后，从而有效的提高带材的合格率。
[0027]综上，通过两方面的改善获得了可以铸造成型的高饱和磁感应强度的带材，并且可以有效的改善带材表面的缺陷，获得优良的非晶带材，从而在应用阶段铁芯、变压器等等产品的制作过程中，有效的提高叠片系数，获得性能更加优良的产品。
[0028]鉴于上述说明，本申请提供了一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶纳米晶合金，Fe
(100
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
B
a
Si
b
P
c
C
d
Cu
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)；其中，a、b、c、d、e分别表示对应组分的原子百分含量，1≤a≤12，0.2≤b≤6，2≤c≤6，0.5≤d≤4，0.6≤e≤2，a+b+c+d+e＝100；且d+(b/c)＝0.85～1.3。2.根据权利要求1所述的铁基非晶纳米晶合金，其特征在于，5≤a≤12，0.8≤b≤6，2≤c≤5，0.5≤d≤3，0.6≤e≤1.3。3.根据权利要求1所述的铁基非晶纳米晶合金，其特征在于，8≤a≤12，0.8≤b≤1.5，3≤c≤5，0.7≤d≤1.2，0.6≤e≤1.3。4.根据权利要求1所述的铁基非晶纳米晶合金，其特征在于，Fe的原子百分含量≥83。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：步建伟，庞靖，杨东，林福强，姚文康，刘红玉，
申请(专利权)人：青岛云路先进材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：