【技术实现步骤摘要】
本申请涉及非晶合金冶炼，具体涉及一种高非晶形成能的铁基非晶合金及其制备与应用。
技术介绍
1、在现代材料科学领域，非晶合金作为一种独特的无序原子结构固体材料，已经引发了大量的研究和关注。其中铁基非晶合金具有长程无序、短程有序的微观结构，表现出高强度、优异的软磁性能等优点，是我国新材料产业的重点发展的产品。一般来说，铁基非晶软磁合金可分为两类：第一类是软磁铁基非晶合金，其通常不含反磁性元素，具有高饱和磁感应强度（ bs）和低矫顽力（ hc），但该类合金一般非晶形成能力较低，难以制备出大块样品和合金粉末，如已工业应用的牌号为1k101的fe80si9b11非晶合金、中国专利文献cn109778083a报道的febcsip非晶合金等，这类软磁非晶合金虽然具有较好的软磁性能，但均只能做成条带样品，难以制备出大块非晶合金和合金粉末；第二类是含有较高含量反磁性元素的合金，如非晶钢，该类合金可能具有较高的非晶形成能力，但该类合金一般含有c元素，这可能导致该类合金制成涂层时易产生碳化物，不利于涂层的耐蚀性能，如中国专利文献cn109338242a报道的fecmnsicr非晶合金，中国专利文献cn107267887a报道的fecsimnpscralnib非晶合金等均含有c元素。
2、针对第一类非晶合金非晶形成能力较低的问题和第二类非晶合金耐蚀性能有待提高的问题，一个有效的方法是通过添加一定量的cr元素，其可以起到提高非晶形成能力和耐腐蚀性能的双重作用，这有利
3、然而，虽然针对提高非晶形成能力、耐腐蚀性能、软磁性能的非晶合金成分研究开发已经有了某些方面的进展，但目前开发一种非晶合金能同时兼顾高非晶形成能力、优异的耐腐蚀性能和良好的软磁性能等优点仍是亟待解决的一大难题。
4、公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本申请提供一种高非晶形成能的铁基非晶合金及其应用，旨在解决现有铁基非晶合金无法同时兼顾高非晶形成能力、优异的耐腐蚀性能和良好的软磁性能等优点的技术问题。
2、根据本公开的一个方面，提供一种高非晶形成能的铁基非晶合金，其合金表达式为fe73-xcrxmo3.0p8.7c7.0b5.0si3.3，其中，x取值0～12。
3、根据本公开的另一个方面，所述的高非晶形成能的铁基非晶合金的制备方法包括以下步骤：
4、（1）配料：按照所述合金表达式的原子百分比含量配料，其中，所用的原料为：铁单质、铬单质、钼单质、铁磷合金、碳单质、硼单质和硅单质，各单质元素的质量百分比纯度不低于99.9%，其中，铁磷合金中磷质量百分比18%；
5、（2）合金锭熔炼：将所述配料于0.01～0.05 mpa压力下的惰性气体氛围中电弧熔炼成合金锭；
6、其中，先将铁单质和碳单质熔炼成fe-c预合金，再和铬、钼、硅单质熔炼成fe-cr-mo-c-si预合金，获得合金锭；
7、（3）母合金锭熔炼：将上步所得fe-cr-mo-c-si预合金和所述铁磷合金于0.01～0.05 mpa的惰性气体氛围中真空感应熔炼成母合金锭；
8、（4）铁基非晶合金的制备：在真空和惰性气体保护下将所述母合金锭重新熔化成合金溶液，并喷射在高速旋转的铜轮上以形成合金条带，再进行热处理，所述铜轮的表面线速度为10～35 m/s，制备得到条带铁基非晶合金；或
9、将所述母合金锭于0.01～0.05 mpa压力下的惰性气体氛围中的真空电弧炉中进行吸铸，制得块体铁基非晶合金；或
10、将所述母合金锭于0.1 mpa压力下的惰性气体氛围中的气雾化设备中进行喷粉制备得到粉末铁基非晶合金。
11、根据本公开的另一个方面，在所述步骤（3）中，将铁磷合金放置于石英坩埚底部，fe-cr-mo-c-si预合金在fe-p合金上面。
12、根据本公开的另一个方面，在所述步骤（4）中，制备条带铁基非晶合金时，先打磨掉所述母合金锭的表面氧化皮，取5～6g放入底部开有直径为0.4～0.7 mm圆孔的石英管中，然后将腔体抽真空至0.1 pa以下，采用氩气作为保护气体和喷射气体，使得喷射气压为0.01～0.05 mpa，腔内气压为0.01～0.09 mpa，将母合金完全熔化后喷至冷却铜轮上，铜轮表面线速度为10～35 m/s，从而获得合金条带；然后用铝箔纸包覆条带，放入抽真空至低于0.1pa的定制石英管中，将石英管置于退火炉进行退火，退火温度为675～825 k，退火时间为5～30 min。
13、根据本公开的另一个方面，在所述步骤（4）中，制备块体铁基非晶合金时，所述真空电弧炉被抽真空至5×10-3pa以下，吸铸过程中的吸铸样品为圆柱样品，直径≤3 mm，长度≤40 mm。
14、根据本公开的又一个方面，在所述步骤（4）中，制备粉末铁基非晶合金时，取所述母合金锭75～85 g放入底部开有直径为2～4 mm圆孔的石英管中，制粉前，将气雾化设备腔内真空抽至5 pa以下，再充入高纯氩气作为喷射气氛和腔内气氛，喷射气压为6～10 mpa，腔内气压为0.1 mpa，最后进行喷粉。
15、根据本公开的再一个方面，将所述铁基非晶合金应用在制备磁粉芯中；或将所述铁基非晶合金应用在制备激光熔覆涂层中；或将所述铁基非晶合金应用在制备3d打印材料中；或将所述的铁基非晶合金应用在制备变压器铁芯中。
16、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果：
17、1. 本申请铁基非晶合金成分中含有适量的、对提高铁基非晶合金形成能力有利的cr元素、p元素、c元素、si元素等，而不含co、ni等价格较贵的金属元素，有利于降低生产成本。
18、2. 本申请铁基非晶合金中适量的cr元素、c元素的添加能够提高铁基非晶合金的非晶形成能力、耐腐蚀性能、良好的软磁性能，而cr含量过高会导致磁性能的下降、c含量过高会导致耐腐蚀性能降低、磁导率下降和矫顽力增加。
19、3. 本申请铁基非晶合金能够同时具备高非晶形成能力、优异的耐腐蚀性能和良好的软磁性能，且制备工艺简单，退火过程简单可控，能够在宽松的退火条件下实现铁基非晶合金的制备，有利于实现大规模工业生产本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高非晶形成能的铁基非晶合金，其特征在于，其合金表达式为Fe73-xCrxMo3.0P8.7C7.0B5.0Si3.3，其中，x取值0～12。
2.权利要求1所述铁基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将铁磷合金放置于石英坩埚底部，再将Fe-Cr-Mo-C-Si预合金方在其上。
4.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，制备条带铁基非晶合金时，先打磨掉所述母合金锭的表面氧化皮，取5～6g放入底部开有圆孔的石英管中，然后抽真空至0.1 Pa以下，以氩气作为保护气体和喷射气体，以喷射气压0.01～0.05 MPa、腔内气压为0.01～0.09 MPa的条件将母合金熔化后喷至表面线速度为10～35m/s的铜轮上，冷却形成合金条带；然后以铝箔纸包覆所述合金条带，放入真空度低于0.1Pa的石英管中进行退火，退火温度为675～825 K，退火时间为5～30 min。
5.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在
6.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，制备粉末铁基非晶合金时，取所述母合金锭75～85 g放入石英管中熔融至液态，并将气雾化设备腔内真空抽至5 Pa以下，再充入高纯氩气作为喷射气氛和腔内气氛，然后以喷射气压6～10 MPa、腔内气压0.1 MPa将液态合金喷射成粉。
7.权利要求1所述铁基非晶合金在制备磁粉芯中的应用。
8.权利要求1所述铁基非晶合金在制备激光熔覆涂层中的应用。
9.权利要求1所述铁基非晶合金在制备3D打印材料中的应用。
10.权利要求1所述的铁基非晶合金在制备变压器铁芯中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高非晶形成能的铁基非晶合金，其特征在于，其合金表达式为fe73-xcrxmo3.0p8.7c7.0b5.0si3.3，其中，x取值0～12。
2.权利要求1所述铁基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将铁磷合金放置于石英坩埚底部，再将fe-cr-mo-c-si预合金方在其上。
4.根据权利要求2所述的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，制备条带铁基非晶合金时，先打磨掉所述母合金锭的表面氧化皮，取5～6g放入底部开有圆孔的石英管中，然后抽真空至0.1 pa以下，以氩气作为保护气体和喷射气体，以喷射气压0.01～0.05 mpa、腔内气压为0.01～0.09 mpa的条件将母合金熔化后喷至表面线速度为10～35m/s的铜轮上，冷却形成合金条带；然后以铝箔纸包覆所述合金条带，放入真空度低于0.1pa的石英管中进行退火，退火温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴少杰，陈团团，付钦山，姜肖倩，蔡永福，王坦，陈辰，魏然，李福山，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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