表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用技术

本发明专利技术提供了表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用，属于软磁材料技术领域。本发明专利技术提供的铁基非晶合金带材的激光热处理方法，通过采用连续激光束对铁基非晶合金带材的表面进行加热处理，可以有效消除铁基非晶合金带材的内应力，保证材料的韧性，并且激光辐照可针对非晶合金带材表面存在部分晶化的现象，进行表面改性，得到均匀的纳米晶粒，保证铁基非晶合金带材的软磁性能。证铁基非晶合金带材的软磁性能。证铁基非晶合金带材的软磁性能。

【技术实现步骤摘要】
表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用


[0001]本专利技术涉及软磁材料
，特别涉及表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用。

技术介绍

[0002]铁基非晶合金是目前应用最成熟的非晶合金体系，厚度为几十微米的铁基非晶合金薄带在工程中被大规模用于制造变压器铁芯、电机定子、互感线圈铁芯、磁屏蔽材料等。铁基非晶合金不仅具有优异的软磁性能，如较高的饱和磁感应强度（1.5T~1.7T）、低损耗、高磁导率、低矫顽力等，而且具有原料价格低廉和生产工艺简单的优点。
[0003]热处理对非晶合金材料的软磁性能起着重要的作用。在非晶合金材料的制备过程中，快速降温使得熔体原子热运动涨落和流动引起的应力状态无法释放，导致非晶合金中存在着内应力。由于淬态铁基非晶合金中存在着磁弹性相互作用，内应力使得软磁性能变差。同时，热处理中的退火会导致铁基非晶带材脆化，对其后续的加工造成影响，导致产品在使用过程中出现短路的安全隐患。此外，工业铁基非晶合金带材在生产制备后，可能会在表面存在部分晶化，若晶化程度过大，将导致材料软磁性能的下降。因此，有必要对这样的瑕疵进行“清洗”，常规的热处理方法却难以实现这样的目的。如何快速有效地消除铁基非晶软磁材料制备过程中产生的应力，减少材料表面的晶化，保持材料韧性及软磁性，是工业上亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用，本专利技术提供的铁基非晶合金带材的激光热处理方法通过激光辐照，有效消除了铁基非晶合金带材的内应力、减少了材料表面的晶化，保证了材料的韧性及软磁性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法，包含以下步骤：S1、将表面晶化的铁基非晶合金带材置于散热基底上；S2、利用连续激光束对S1中的铁基非晶合金带材表面进行加热处理；所述连续激光束的激光波长为555nm~615nm，扫描速率为1m/s~2m/s，激光功率为0.6W~9.6W；S3、将S2中热处理后的铁基非晶合金带材缠绕、剪切。
[0006]优选地，所述散热基底的导热率≥40W/(m
•
K)，熔点≥1000℃；所述铁基非晶合金带材为单辊甩带法制成的工业铁基非晶合金带材；所述表面晶化为晶化面积＜1%。
[0007]优选地，所述铁基非晶合金带材为Fe
a
Si
b
B
c
，其中，a、b、c分别对应各元素原子的质量百分比含量，94.9%≤a≤96.2%，0%≤b≤1.9%；3.2%≤c≤3.8%，a+b+c=100。
[0008]优选地，所述铁基非晶合金带材的厚度为25μm~35μm，宽度为10mm~45mm。
[0009]优选地，所述散热基底的厚度为≥10mm。
[0010]优选地，所述S2中的加热处理为利用激光仅将铁基非晶合金带材的表层温度加热
到大于熔点温度，并利用基底将辐照中在铁基非晶合金带材表面积聚的热量快速地传导出去；所述激光的辐照时间为3s~5s。
[0011]优选地，所述表层为铁基非晶合金带材接受激光加热处理的表面，所述表层的厚度＜1μm。
[0012]优选地，所述S2中的激光波长为555nm~580nm，扫描速率为2m/s，激光功率为1.2W~9.6W。
[0013]本专利技术还提供一种所述激光处理方法制备所得的铁基非晶合金带材。
[0014]本专利技术还提供一种所述铁基非晶合金带材的应用。
[0015]有益技术效果：本专利技术提供了表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用，通过采用连续激光束对铁基非晶合金带材的表面进行加热处理，可以有效消除铁基非晶合金带材的内应力，保证材料的韧性，并且激光辐照可针对非晶合金带材表面存在少量晶化的现象，进行表面改性，得到均匀的纳米晶粒，保证铁基非晶合金带材的软磁性能。
附图说明
[0016]图1为对比例1~3的工业铁基非晶合金带材样品的DSC加热曲线图；图2为实施例1~3与对比例1的铁基非晶合金带材的自由面XRD结果对比图；图3为实施例4与对比例2的铁基非晶合金带材的自由面XRD结果对比图；图4为实施例5与对比例3的铁基非晶合金带材的贴辊面XRD结果对比图；图5为本专利技术实施例1、实施例3及对比例1的铁基非晶合金带材的DSC加热曲线图；图6为实施例3与对比例1的铁基非晶合金带材样品的自由面表面形貌的透射电子显微镜图；其中，6a，6b与6c为对比例1所得铁基非晶合金带材在不同尺度下的明场相结果，图6d，6e与6f为对应尺度下的实施例3经激光辐照热处理后的样品的明场相结果，其中图6a与6d中的插图为选区电子衍射图谱。
实施方式
[0017]本专利技术提供了表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法，包含以下步骤：S1、将表面晶化的铁基非晶合金带材置于散热基底上；S2、利用连续激光束对S1中的铁基非晶合金带材表面进行加热处理；所述连续激光束的激光波长为555nm~615nm，扫描速率为1m/s~2m/s，激光功率为0.6W~9.6W；S3、将S2中热处理后的铁基非晶合金带材缠绕、剪切。
[0018]本专利技术将表面晶化的铁基非晶合金带材置于散热基底上。
[0019]在本专利技术中，所述散热基底的导热率≥40W/(m
·
K)，熔点≥1000℃；所述散热基底优选为铜板散热基底或球墨铸铁平板，更优选为铜板散热基底；所述铁基非晶合金带材优选为单辊甩带法制成的工业铁基非晶合金带材；所述表面晶化优选为晶化面积＜1%；所述铁基非晶合金带材优选为Fe
a
Si
b
B
c
，其中，a、b、c分别对应各元素原子的质量百分比含量，94.9%≤a≤96.2%，0%≤b≤1.9%；3.2%≤c≤3.8%，a+b+c=100；所述铁基非晶合金带材的厚度优选为25μm~35μm，宽度优选为10mm~45mm。
[0020]在本专利技术中，所述散热基底的厚度为≥10mm；本专利技术通过使用高导热率、高熔点的散热基底，可以快速地吸收激光辐照产生的热量，保证辐照中在铁基非晶合金带材表面积
聚的热量快速地传导出去，使得表层迅速降温并形成新的组织结构。由于激光辐照处理的表层厚度＜1μm，而表层以下的铁基非晶合金带材的温度在合金熔点以下，并不破坏原始的非晶结构。
[0021]在本专利技术中，所述将表面晶化的铁基非晶合金带材置于散热基底上是指将单辊甩带法制成的工业铁基非晶合金带材的贴辊面或自由面与散热基底相接触。
[0022]本专利技术利用连续激光束对放置于散热基底上的铁基非晶合金带材表面进行加热处理；所述连续激光束的激光波长为555nm~615nm，扫描速率为1m/s~2m/s，激光功率为0.6W~9.6W；在本专利技术中，所述激光波长优选为555nm~580nm，扫描速率优选为2m/s，激光功率优选为1.2W~9.6W。所述加热处理优选为利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、将表面晶化的铁基非晶合金带材置于散热基底上；S2、利用连续激光束对S1中的铁基非晶合金带材表面进行加热处理；所述连续激光束的激光波长为555nm~615nm，扫描速率为1m/s~2m/s，激光功率为0.6W~9.6W；S3、将S2中热处理后的铁基非晶合金带材缠绕、剪切。2.根据权利要求1所述的激光热处理方法，其特征在于，所述散热基底的导热率≥40W/(m
·
K)，熔点≥1000℃；所述铁基非晶合金带材为单辊甩带法制成的工业铁基非晶合金带材；所述表面晶化为晶化面积＜1%。3.根据权利要求1所述的激光热处理方法，其特征在于，所述铁基非晶合金带材为Fe
a
Si
b
B
c
，其中，a、b、c分别对应各元素原子的质量百分比含量，94.9%≤a≤96.2%，0%≤b≤1.9%；3.2%≤c≤3....

【专利技术属性】
技术研发人员：沈军，涂文康，魏宇，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：