【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋转磁场调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，属于金属软磁材料领域。
技术介绍
1、软磁材料作为现代电力电子器件的关键部件，广泛应用于发电、输电和电能转化领域。电力电子器件小型化、高效化以及低功耗发展趋势迫使软磁材料向着高饱和磁化强度和低矫顽力方向发展。铁基纳米晶软磁合金由非晶合金经晶化热处理制备而成，拥有纳米尺寸的α-fe晶粒弥散分布于非晶基体的独特双相结构，不仅保留了非晶合金低矫顽力和高磁导率的特点，而且获得较高的饱和磁通密度。此外，铁基纳米晶软磁合金由于非磁性元素的加入使电阻率提高，有效抑制涡流损耗的产生，展现出优异的高频应用潜力。
2、商用的finemet铁基纳米晶体系，铁元素的含量相对较低(73.5at％)，饱和磁通密度仅为1.2t，难以满足功率器件高能量转换密度的需求。为了提高铁基纳米晶的饱和磁通密度，最直接的方法是增加铁磁元素(铁和钴元素)的含量。通过提高铁元素含量可增大整体磁矩，而钴元素的加入将会成铁钴原子对获得更大的交换耦合作用实现饱和磁通密度的增大。然而铁磁元素含量的提高，使得合金经过热处理后自发磁化将会加强，形成不连续分布的感生各向异性，恶化软磁性能。同时，铁磁元素含量的提高会降低合金的非晶形成能力，导致α-fe晶粒异常生长，亦恶化软磁性能。公开号为cn111057970a的专利技术专利，采用高铁含量成分(>73.5at％)，通过加入与铜元素混合焓为正值或零的元素，促进铜团簇形成，增多了形核位点，而大原子尺寸元素加入进一步抑制晶粒的生长，从而细化晶粒获得高的饱和磁通密
3、除了关注合金本身，热处理工艺对感生各向异性亦具有重要影响。专利号为zl201811582083.4的专利技术专利公开了一种横向磁场热处理纳米晶磁芯获得单轴感生各向异性，改变内部磁畴结构，提高高频磁导率，降低功率损耗。专利号为zl202211179916.9的专利技术专利公开了一种轴向磁场和外应力组合热处理方法，其中混合方式热处理方式、单独应力热处理方式和普通热处理方式，获得不同程度的单轴各向异性，使得高频磁导率的提高并降低功率损耗。上述方法诱导感生各向异性形成单轴各向异性，并未削弱感生各向异性，甚至增大了感生各向异性。
4、为了解决高铁磁元素含量引起的不连续感生各向异性增大的问题，本专利通过在铁基非晶热处理过程中施加旋转磁场，诱导非晶基体形成中程有序结构，降低晶化激活能，促使晶核数量增多，细化晶粒。同时，诱导晶粒沿易磁化轴取向，促进晶粒之间及晶粒与非晶之间交换耦合作用，进而削弱感生各向异性，实现降低铁基纳米晶矫顽力和提高饱和磁通密度的目标。
技术实现思路
1、为解决现有技术在铁基纳米晶感生各向异性调控方面的不足，本专利提出了一种旋转磁场热处理工艺，通过铁基非晶合金晶化热处理过程中沿带材平面施加旋转磁场，实现了晶粒的细化和感生各向异性的降低，获得高饱和磁通密度和低矫顽力的铁基纳米晶软磁合金。
2、本专利技术所采用的技术步骤如下：
3、一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金各向异性的方法，通过快速凝固制备铁基非晶带材，在热处理中采用旋转磁场诱导纳米晶形成，调控晶粒尺寸和调节感生各向异性，实现提高铁基纳米晶合金的饱和磁化强度和降低矫顽力的目标。
4、优选地，所述铁基非晶带材的制备方法包括以下步骤：
5、(1)母合金的制备：将金属原料放入真空熔炼炉，抽真空至低于10-1pa，充入保护气，熔炼获得feacobcucnbdsiebf母合金锭；
6、(2)非晶带材制备：将铸锭打磨去除表面氧化皮后放入真空甩带炉，抽真空至低于10-1pa，充入保护气，通过快速凝固制备获得对应非晶带材；
7、(3)旋转磁场热处理：固定非晶带材于热处理台，抽真空至低于10-2pa，升温至100～200℃，同时施加旋转磁场0.1-0.2t，保温5-10分钟；进一步升温至350～600℃，同时施加旋转磁场0.1-0.7t，保温5-120分钟；
8、(4)保持磁场随炉冷却至室温，取出带材；
9、在上述一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金各向异性的方法中，作为一种优选实施方式，所述旋转磁场沿带材平面施加，通过固定磁极旋转热处理台实现，其中热处理台转速调节范围为60-200r/min。
10、在上述铁基非晶带材制备和旋转磁场热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述保护气为纯度不低于99.9vol％的氩气或氮气。
11、在上述铁基非晶带材制备和旋转磁场热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述母合金锭feacobcucnbdsiebf，其中36.8≤a≤86，0≤b≤36.8，1≤c≤1.7，0≤d≤3，1.3≤e≤13.5，3≤f≤9，且e+f≤22.5、a+b≥73.5、a+b+c+d+e+f＝100。
12、本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：
13、区别于前述诱导形成单轴各向异性，该方法在铁基纳米晶软磁合金热处理过程中引入旋转磁场有效降低了感生各向异性，并对晶粒尺寸有较明显的细化作用，增强了晶粒之间及晶粒与非晶之间的交换耦合作用，实现饱和磁化强度提高和矫顽力降低的目标，拓展了热处理工艺的选择范围，为高效制备高性能铁基纳米晶软磁合金提供了新方法。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，通过快速凝固制备铁基非晶带材，在热处理中采用旋转磁场诱导纳米晶形成，调控晶粒尺寸和调节感生各向异性，实现提高铁基纳米晶合金的饱和磁化强度和降低矫顽力的目标。
2.根据权利要求1所述一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，所述铁基非晶带材的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，所述旋转磁场沿带材平面施加，通过固定磁极旋转热处理台实现，其中热处理台转速调节范围为60-200r/min。
4.根据权利要求2所述铁基非晶带材制备和旋转磁场热处理方法，其特征在于，所述保护气为纯度不低于99.9vol％的氩气或氮气。
5.根据权利要求2所述铁基非晶带材制备和旋转磁场热处理方法，其特征在于，所述母合金锭FeaCobCucNbdSieBf,其中a、b、c、d、e、f分别表示对应元素的原子百分比，并满足：36.8≤a≤86，0≤b≤36.8，1≤c≤1.7，0≤d≤
...【技术特征摘要】
1.一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，通过快速凝固制备铁基非晶带材，在热处理中采用旋转磁场诱导纳米晶形成，调控晶粒尺寸和调节感生各向异性，实现提高铁基纳米晶合金的饱和磁化强度和降低矫顽力的目标。
2.根据权利要求1所述一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，所述铁基非晶带材的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述一种旋转磁场热处理调控铁基纳米晶软磁合金感生各向异性的方法，其特征在于，所述旋转磁场沿带材平面施加，通过固定磁极旋转热处理台实现，其中热...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴琛，王凌峰，严密，王新华，金佳莹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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