【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非晶合金处理成纳米晶合金，具体涉及一种基于飞秒激光预处理改善纳米晶合金软磁性能的方法。
技术介绍
1、铁基非晶软磁合金具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力、低磁损耗特性，常用于制备高性能/高效率、小型轻量的磁性电子器件。
2、近年来，除饱和磁感应强度及磁损耗之外，对于具有优秀的磁导率的软磁材料的需求也不断增长。软磁材料在电力变压器、电感器、电感元件等电子器件中广泛应用。高磁导率能够提供更好的磁导性能，使得磁性材料更有效地转换能量，减少能量损耗，从而提高能量转换效率。磁导率越高，材料对外加磁场的响应越灵敏，能够更准确地检测电流、磁场和其他物理量，并将其转换为电信号输出。在电子设备中，软磁材料可用于屏蔽电磁干扰。高磁导率的软磁材料能够有效吸收和屏蔽周围的电磁辐射，减小对其他电子元件的干扰，提高设备的性能和可靠性。更高的磁导率意味着更高效的能量转换、更高的灵敏度和更高密度的数据存储，同时还能减小电磁干扰。因此，软磁材料磁导率的重要性不可忽视。
3、目前提高非晶材料磁导率的常用方式利用结构调控，通过优化非晶材料的微观组织结构，可以改善磁导率。例如，采用适当的热处理工艺，可以调控非晶材料的结构，获得更均匀、无晶粒和无磁畴的非晶结构，从而提高磁导率。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。经过适当的热处理，在非晶
4、有效的热处理工艺包括去应力退火、晶化退火、磁场下退火、应力下退火等。去应力退火旨在消除材料中的残余应力并使其更加稳定，通过应力退火处理，材料的物理性质可以得到改善，从而提高其强度和韧性，并减少形变和断裂的可能性。晶化退火材料可以由非晶态转变为晶态，从而使得材料的性能得到改善，如硬度，韧性和延展性等方面都会得到提高，同时也能消除材料中的残余应力，从而使材料更加稳定。磁场退火，利用磁场改变材料内部的磁性取向，从而通过热处理调整材料的结构和性能。
5、当非晶纳米晶带材在加工成器件时，经常需要经过切割、线切割、冲压等工艺。普通的刀具切割精度较差。线切割成本也是比较高，局部也容易产生组织结构的变化(如晶化)。如果这个阶段晶化产生的晶粒在后期热处理过程中可能出现晶粒尺寸不容易控制，平均晶粒尺寸变大甚至其他异质相出现，会导致矫顽力升高磁导率降低，即软磁性能劣化)。对于冲压工艺来说，由于非晶带材高强度高韧性特点，带材的厚度比较薄(15～30微米)，直接冲压对模具精度和磨损及冲压工艺要求比较高。特别是纳米晶材料易脆，更难以实现冲压成型。
6、激光是一种具有较高的强度、良好的方向性以及良好的单色性的相干光，可以聚焦到很小尺寸(与光的波长相近)的斑点上，其焦点处的激光功率密度最高可以使得材料急剧熔化和汽化，来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。调制脉冲激光是一种超短脉冲激光，脉冲宽度通常在飞秒、皮秒或纳秒级别，并具有高峰值功率和宽谱。飞秒脉冲激光能够激发金属材料中电子和晶格的非平衡状态。在这种非平衡状态下，电子向晶格传递能量并推动后续晶格破坏发生相变。因此飞秒激光被广泛应用于微纳表面加工的制造领域，可以加工表面周期性结构、表面微锥、表面图样等。熔化和烧蚀是飞秒激光微纳表面加工中的主要机理之一。在电子晶格能量传输下，熔化发生在晶格温度超过熔点温度时，后续发生的烧蚀则由复杂热机机理所控制。
7、我们在此提出一种新的飞秒激光预处理(加工)工艺，利用飞秒激光加工对非晶带材可以实现热处理的预处理，即在材料性能上，通过飞秒激光加工工艺，在非晶带材表面进行预处理，刻蚀阵列微纳结构，改变其表面形貌，激光对表面进行能量传递后，样品表面保持非晶状态，再进行热处理退火工艺使其产生纳米晶化，使其磁导率以及其他软磁性能得到提升。同时，飞秒激光加工进行预处理的引入可以考虑作为冲压工艺前的预加工。用飞秒激光加工预处理后的样品，局部的组织结构仍保持非晶化，保持一种无损结构，冲压后的样品性能能够得到有效提升，这对于后期热处理也是非常重要的。
8、公开号为cn116313356a的专利说明书公开了一种铁基非晶-纳米晶软磁合金及其带材与制备方法，该专利技术提供一种成分设计合理，饱和磁感应强度高，非晶形成能力满足生产需求，生产成本低，综合磁性能优异的铁基非晶-纳米晶软磁合金。
9、公开号为cn111910054a的专利说明书公开了一种高性能铁基非晶纳米晶带材的热处理方法，该专利技术开发了一种利用非晶晶化法制备纳米晶合金时，能够细化晶粒和提高晶粒分布均匀性的热处理方法，从而制备兼具高弯折韧性、高饱和磁感应强度及优异软磁性能的铁基非晶/纳米晶软磁合金。
10、公开号为cn116144885a的专利说明书公开了一种表面晶化的铁基非晶合金带材的激光热处理方法和应用，该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。
11、公开号为cn110699538a的专利说明书公开了一种非晶合金带材的激光热处理方法，能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，且能够保留一定的自由体积，提高带材的韧性，减少后续加工过程中的难度，提高生产效率，降低生产成本。
12、公开号为cn101509053a的专利说明书公开了一种铁基非晶纳米晶软磁材料的激光诱导表面纳米晶化制备方法，利用脉冲激光诱导表面原位纳米化技术，通过工艺参数的调整，实现非晶带材表面一定厚度的纳米化。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于飞秒激光预处理改善纳米晶合金软磁性能的方法，通过飞秒激光加工(铁基)非晶磁合金，让激光光子到金属电子再到金属晶格有一个能量传递过程，再进一步进行有效的热处理，从而调控软磁性能。本专利技术开发了一种新的软磁性能调控方法。
2、一种基于飞秒激光预处理改善纳米晶合金软磁性能的方法，包括步骤：
3、s1，激光加工处理：将非晶合金条带放置于飞秒激光加工系统的样品台上，激光平台为cti扫描阵镜，利用激光束在非晶合金条带表面加工出周期阵列微纳结构，改变条带表面形貌结构；
4、激光加工处理后的条带仍为非晶态组织结构；
5、s2，清洗条带；
6、s3，热处理晶化，形成纳米晶组织结构：将步骤s2清洗后的条带用锡纸包裹置于真空热处理炉进行热退火。
7、本专利技术提出了利用激光加工微纳阵列结构，辐照于非晶带材，利用激光给予的能量状态，给非晶带材一个预处理过程，然后在非晶状态本身进行不同温度梯度的热处理来提高软磁性能利用激光加工去提供能量的预处理过程，可以解决软磁性能可控的技本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于飞秒激光预处理改善纳米晶合金软磁性能的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，激光波长为500-545nm，脉冲宽度为350-450fs。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，激光扫描速度为10-100mm/s，单脉冲停留时间为0-300μs，加工功率为0.1-30W，重复频率为10-500kHz，光斑直径为0-2mm，激光束最大扫描区域为(6mm×6mm)～(120mm×120mm)，激光扫描图案阵列间距为0.01～1mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，激光加工阵列图案为点、线或环。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述非晶合金条带的组成元素包括Fe、Cu、Nb、Si和B，表面晶化面积＜1％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：超声清洗步骤S1处理后的条带，用酒精洗去表面残留物，并用无尘纸擦干表面酒精，吹干
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，真空热处理炉的真空度小于5×10-3Pa，热退火温度为580-700℃，热退火时间为5-60分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种基于飞秒激光预处理改善纳米晶合金软磁性能的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，激光波长为500-545nm，脉冲宽度为350-450fs。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，激光扫描速度为10-100mm/s，单脉冲停留时间为0-300μs，加工功率为0.1-30w，重复频率为10-500khz，光斑直径为0-2mm，激光束最大扫描区域为(6mm×6mm)～(120mm×120mm)，激光扫描图案阵列间距为0.01～1mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，浦欣月，高萌，张文武，向明亮，霍军涛，王军强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。