一种高强韧多组元软磁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强韧多组元软磁合金及其制备方法，高强韧多组元软磁合金由下述组分按原子百分比组成：Fe 32～45％、Co 24～29％、Ni 24～29％、Al 2.5～8％、Ti 1.5～3.5％、Ta 1.0～5％、Nb 0～2％和Mo 0～2％。本发明专利技术制备的多组元合金基体呈现以面心立方结构为主的组织特征，具有优异的强度与塑性搭配；同时具备较低矫顽力和较高饱和磁化强度；可制作成重要器件应用于电力工业、自动控制、移动通信等领域。移动通信等领域。移动通信等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧多组元软磁合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及到一种高强韧多组元软磁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]软磁材料是指能够迅速响应外加磁场变化，且能低损耗地获得高磁通密度的材料。软磁材料具有低矫顽力、高磁导率和高饱和磁化强度等特点，在外磁场作用下容易被磁化，又容易退磁，广泛应用于电力工业和电子设备中。目前商用的软磁合金种类繁多，但是其应用环境非常受限，且难以满足复杂的加工条件或服役要求。因此，工业生产中急需要一种力学性能优良的软磁材料，以应用于严重机械负荷的工作环境。
[0003]多组元高熵合金(High
‑
entropy alloys)通常包含四个或更多组元且每个组元的含量在35at.
‑
％至5at.
‑
％之间，其往往具备优异的综合性能而受到重视。多组元高熵合金具有广阔的成分空间、可调控的微观结构，有利于合金力学和物理性能的优化。此外，多组元高熵合金存在较高的晶格畸变，影响着位错的运动和磁畴壁的运动，进而影响合金的力学和物理性能。
[0004]近年来，研究者们对新型高熵合金的软磁性能和力学性能进行了研究。例如：Zhang等人[Y Zhang,T.T.Zuo,Y.Q.Cheng,P.K.Liaw,Sci.Rep.3(2013)1
‑
7.]报道FeCoNi(AlSi)
0.2
高熵合金矫顽力1400A/m，饱和磁化强度1.15T，压缩屈服强度342.4MPa，压缩断裂应变大于50％。Ma等人[Y Ma,Q Wang,X.Y.Zhou,J.M.Hao,B Gault,Q.Y Zhang,C Dong,T.G.Nieh,Adv.Mater.33(2021)2006723.]报道的Al
1.5
Co4Fe2Cr高熵合金矫顽力127.3A/m接近于传统软磁合金，比饱和磁化强度135.3A
·
m2/kg。但这些高熵合金存在强塑性较低[Z.Q.Fu,S.G.Ma,G.Z.Yuan,Z.H.Wang,H.J.Wang,H.J.Yang,J.W.Qiao,J.Mater.Res.33(2018)2214
–
2222]以及可加工性能不足等问题。
[0005]提高材料的强度需要引入位错、晶界和析出物等缺陷，但这些缺陷也会与磁畴壁相互作用，增加矫顽力，损耗了材料优良的软磁性能。目前众多研究都陷入了力学性能与软磁性能无法平衡的困境。如何实现力学和软磁性能的优良搭配，是软磁材料发展中的难点。总而言之，具备高强度、高塑性、较低矫顽力、较高饱和磁化强度的多组元软磁合金材料的开发依然面临着严峻的技术问题。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0008]本专利技术的其中一个目的是提供一种高强韧多组元软磁合金，。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种高强韧多组元软磁合金，
包括，由下述组分按原子百分比组成：Fe 32～45％、Co 24～29％、Ni 24～29％、Al 2.5～8％、Ti 1.5～3.5％、Ta 1.0～5％、Nb 0～2％和Mo 0～2％；
[0010]且Al、Ti、Ta、Nb、Mo的原子百分含量之和≤16％且≥5％；Fe、Co、Ni、的原子百分含量之和≥84％且≤95％；各组分原子百分比之和为100％。
[0011]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的一种优选方案，其中：所述软磁合金具有如下特性：
[0012](i)拉伸屈服强度350～1350MPa；
[0013](ii)抗拉强度600～1850MPa；
[0014](iii)断后延伸率15～70％；
[0015](iv)合金的比饱和磁化强度90～140A
·
m2/kg；
[0016](v)矫顽力40～650A/m。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供如上述所述的高强韧多组元软磁合金的制备方法，包括，按合金的原子百分比配取各组分原料，在真空或惰性气体保护条件下熔炼，浇筑得铸坯，将铸坯经热轧和热处理，得合金材料。
[0018]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述在真空条件下熔炼，维持炉内真空度在1～0.0001帕。
[0019]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述在惰性气体保护条件下熔炼，维持炉内惰性气体压力在0.000001～5兆帕。
[0020]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述熔炼，熔炼温度1623～2473K，保温时间0.01～1小时。
[0021]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述热轧，采用多道次热轧，热轧温度1173～1473K，单道次轧下量≤25％，总轧下量30～80％。
[0022]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述热处理，为均匀化热处理或经过均匀化热处理后再经多次时效热处理。
[0023]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述均匀化热处理，均匀化热处理温度1173～1523K，均温时间10～600min。
[0024]作为本专利技术高强韧多组元软磁合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述时效热处理，时效热处理温度923～1273K，时效时间0.1h～100h。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术制备的多组元合金基体呈现以面心立方结构为主的组织特征，具有优异的强度与塑性搭配；同时具备较低矫顽力和较高饱和磁化强度；可制作成重要器件应用于电力工业、自动控制、移动通信等领域。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0028]图1是本专利技术实施例1所得多组元软磁合金的XRD谱图。
[0029]图2是本专利技术实施例1所得多组元软磁合金微观组织的扫描电镜形貌图。
[0030]图3是本专利技术实施例1所得多组元软磁合金的EBSD反极图(IPF)。
[0031]图4是本专利技术实施例1所得多组元软磁合金的高倍扫描电镜形貌图。
[0032]图5是本专利技术实施例1所得多组元软磁合金的拉伸曲线图。
[0033]图6是本专利技术实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧多组元软磁合金，其特征在于：由下述组分按原子百分比组成：Fe 32～45％、Co 24～29％、Ni 24～29％、Al 2.5～8％、Ti 1.5～3.5％、Ta 1.0～5％、Nb 0～2％和Mo 0～2％；且Al、Ti、Ta、Nb、Mo的原子百分含量之和≤16％且≥5％；Fe、Co、Ni、的原子百分含量之和≥84％且≤95％；各组分原子百分比之和为100％。2.如权利要求1所述的高强韧多组元软磁合金，其特征在于：所述软磁合金具有如下特性：(i)拉伸屈服强度350～1350MPa；(ii)抗拉强度600～1850MPa；(iii)断后延伸率15～70％；(iv)合金的比饱和磁化强度90～140A
·
m2/kg；(v)矫顽力40～650A/m。3.如权利要求1或2所述的高强韧多组元软磁合金的制备方法，其特征在于：包括，按合金的原子百分比配取各组分原料，在真空或惰性气体保护条件下熔炼，浇筑得铸坯，将铸坯经热轧和热处理，得合金材料。4.如权利要求3所述的高强韧多组元软磁合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，葛蓬华，严定舜，甘科夫，张勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：