本发明专利技术公开了一种铁基大块非晶软磁合金及其制备方法，该非晶合金的分子式为（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）７０．７－ｘＢ２０Ｓｉ５Ｎｂ４．３Ｔｂｘ，其中ｘ的取值范围为０≤ｘ≤２．５，该非晶合金是通过往ＦｅＣｏＢＳｉＮｂ体系中添入稀土元素Ｔｂ来制得的。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：用工业原料制备的这一系列铁基大块非晶合金具有较大的非晶形成能力和优异的软磁性能，制备出的非晶棒材直径为２ｍｍ－３ｍｍ，饱和磁化强度为０．６９Ｔ－０．９２Ｔ，矫顽力矫顽力为２．１Ａ／ｍ－３．８Ａ／ｍ，相对其他掺杂稀土元素体系比较低，而且制备方法简单、成本较低。本发明专利技术提供的铁基大块非晶合金可以用作磁性传感器芯体，应用于信息、通讯等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非晶态合金领域，特别涉及一种用工业原料制备的具有优异软磁性能的FeCoBSiNbTb系大块非晶合金材料及其制备方法。
技术介绍
非晶态合金也被称为玻璃态合金，通常是在极端苛刻条件下制备而成，将熔融的金属合金以较快的冷却速度冷却，在快冷过程中抑制了晶核的形成和长大，从而直接凝固形成一种结构上为长程无序的非晶态合金。1938年，Kramer首次报道了用蒸发沉积的方法成功地制备出了非晶态薄膜(参考文献1J.Karmer，Z.Phys.，106(1937)675)，不久Brenner等采用电沉积的方法制备出了Ni-P，Co-P非晶态合金薄膜，并作为表面涂层用于金属表面防护(参考文献2A.Brenner D.E.Couch and E.Killiams，J Res.Natn.Bur.Stand.，29(1950)1049)。但是真正意义上的非晶合金是到20世纪60年代。1960年，美国加州理工学院Duwez小组专利技术了采用喷枪技术来急冷金属液体的快速淬火技术制备出AuSi系非晶条带，这就是大家所熟知的世界上首次报道的非晶合金。(W.Klement，R.H.Wilens，and Duwez，Nature.，181(1960)869-870)。但传统的非晶合金的制备需要105-106k/s的极高的临界冷却速度(Rc)，所以非晶合金多为薄膜、条带、细丝或粉末等低维形状，这也大大地限制了非晶在实际工程的应用范围。 为了克服非晶合金材料的形状和尺寸的限制，人们在近些年来为制备大块非晶合金作出了不懈的努力。如通过改造制备技术和优化合金成分，以此来突破高冷却条件的限制。通常我们把毫米尺寸的非晶合金定义成大块非晶。1974年，含有贵金属元素Pd的Pd-Cu-Si合金以103K/s的冷却速率被制备成直径为1mm的非晶棒材(文献3，H.S.Chen，Acta Metall.，1974，Vol.22，pp1505-1508.)，自此，大块非晶开始出现，它的出现拓展了非晶合金材料的应用前景，并且成为了非晶领域的一个热点问题。直到1989年，日本的Inoue等首次发现了不含贵金属且可通过铜模铸造制备出毫米级的MgCuY和LaAlNi系非晶合金形成体系(文献4，A.Inoue，T.Zhang and T.Masumoto，Mater.Trans.，JIM，30(1989)965-972)。此后，在较低冷却速率下即可形成大块非晶的合金体系相继被开发出来，包括Mg-、Ln-、Zr-、Cu-、Co-、Ni-、Nd-、Fe-基等合金系。但由于多数非晶基体中都包含大量的贵重金属或稀有金属，昂贵的原材料价格使非晶合金难以得到广泛实际应用。其中铁基非晶合金与其它的大块非晶合金体系相比，原材料价格大大降低。 众所周知，传感器是各种仪器仪表和自动化设备的基础，尤其是当今以电子计算机为标志的信息社会中，传感器技术更承担着获取信息的重任。不难想象，如果失去传感器技术的支撑，任何先进的自动化设备都将成为“空中楼阁”，难有用武之地，因此传感器的技术发展水平在一定程度上代表了一个国家的工业化水平和整体科技水平。其中磁性传感器是传感器的重要分支，在国民经济各行业、制导导航、国防军工、安全、环保和地球物理观测等各个领域的应用日益广泛。磁性传感器的关键元件是芯体，由于非晶态合金具有优异的软磁性能，因而采用非晶材料作为芯体的传感器具有灵敏度高，频响好，功耗低和直流测量稳定性好等特点，这在很大程度上促进了人们对具有独特软磁性能的Fe基块体非晶合金的研究。Fe基软磁非晶合金的发展是从1967年美国Duwez教授成功开发出FePC系软磁非晶薄带开始的，从此许多科学家在合成具有优异软磁性能的新型Fe基非晶合金的过程中付出了大量的努力。1979年美国Allied Signal公司开发出非晶合金宽带的平面流铸带技术，并于1982年推出命名为Metglass的Fe基系列非晶合金带材(文献5，Hsiao A，Turqut Z.Crystallization and nanocrystallization kinetics ofFe-based amorphous alloys.Mater Res Soc Symp Proc，1999，577551-556.)。1988年日本日立金属公司的Yashiawa等人在非晶合金基础上通过晶化处理开发出成本低廉的FeCuNbSiB纳米晶软磁合金。随着科学的不断进步，人们对Fe基非晶态合金的理解不断深入，已有大量的非晶合金体系被开发出来。其中较为典型的是1995年，A.Inoue开始研究Fe基大块非晶材料且在Fe72Al5Ga2P11C6B4和Fe73Al5Ga2P11C5B4合金中成功合成大块Fe基非晶合金(文献6，A.Inoue，G.S.Gook，Mater.Trans.JIM 36(1995)1180-1183.)以及2004年，B.L.Shen，A.Inoue和C.T.Chang开发的具有超高强度和较好软磁性能的(Fe，Co)-B-Si-Nb(文献6，B.L.Shen，A.Inoue and C.T.Shen，Appl.Phys.Lett.85(2004)，4911-4913.)铁基非晶合金具有优异的软磁性能，具有高饱和磁化强度和低矫顽力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述技术现状而提供一种成本低、易制备，同时具有良好非晶形成能力、热稳定性能和优异软磁性能的铁基大块非晶软磁合金材料。 本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种成本低、易制备，同时具有良好非晶形成能力、热稳定性能和优异软磁性能的铁基大块非晶软磁合金的制备方法。 本专利技术为解决上述第一个技术问题所采取的技术方案为一种铁基大块非晶软磁合金，其特征在于该合金的分子简式为(Fe0.5Co0.5)70.7-xB20Si5Nb4.3Tbx，其中x的取值范围为0≤x≤2.5。 所述的铁基大块非晶软磁合金是通过在FeCoBSiNb系中添加稀土元素Tb得到的。 在非晶合金中加入适量的稀土元素Tb，Tb的含量控制在2.5％(原子摩尔百分比)之内，会使合金的非晶形成能力提高。Tb在合金中的作用是多方面的，按照Inoue理论分析，稀土Tb在体系中所起的作用可以认为一方面稀土引起的原子尺寸的差异和较大负混合热在非晶形成能力中起较大作用。Tb具有较大的原子尺寸0.178nm，且它和小原子B、Si的负混合热都很大(Tb-B为-36KJ/mol，Tb-Si为-57KJ/mol)，稀土的添加引起了原子尺寸上连续的变化，同时产生了具有大的负混合热的新原子对，必然导致体系的堆垛结构更加紧密。另一方面，从热力学观点来看，合金中稀土Tb对氧有很强的吸附性，从而抑制了在熔融和铸造过程中氧的不利影响，抑制了异质形核，可以提高非晶形成能力。在沈宝龙研究员已发表研究成果基础上(文献6，B.L.Shen，A.Inoue and C.T.Shen，Appl.Phys.Lett.85(2004)，4911-4913.)加上前期实验摸索，得到合金系(Fe0.5Co0.5)70.7-xB20Si5Nb4.3Tbx，故该铁基块体非晶合金的特征在于该分子简式为(Fe0.5Co0.5)70.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁基大块非晶软磁合金，其特征在于在于该合金的分子式为（Ｆｅ↓［０．５］Ｃｏ↓［０．５］）↓［７０．７－ｘ］Ｂ↓［２０］Ｓｉ↓［５］Ｎｂ↓［４．３］Ｔｂ↓［ｘ］，其中ｘ的取值范围为０≤ｘ≤２．５。
【技术特征摘要】
1.一种铁基大块非晶软磁合金，其特征在于在于该合金的分子式为(Fe0.5Co0.5)70.7-xB20Si5Nb4.3Tbx，其中x的取值范围为0≤x≤2.5。2.一种铁基大块非晶软磁合金的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤1)配料，按照原子摩尔比例将组分中的Fe、Co、B、Si、Nb、Tb配料，其中Fe∶Co∶B∶Si∶Nb∶Tb＝(34.1～35.35)∶(34.1～35.35)∶20∶5∶4.3∶(0～2.5)，其中B是用工业FeB合金的形式加入，Fe、Co、Tb纯度均不超过99.0％；2)制备母合金锭，将上述配好原料置于电弧炉中，在氩气保护下反复熔炼四至五遍，冷却后得到母合金铸锭...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈宝龙，付英，姚乐毅，
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：97[中国|宁波]
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