一种铁基非晶合金及其制备方法技术

提供了一种铁基非晶合金，该铁基非晶合金的组成如下面的通式所示：（Ｆｅ↓［ｘ］Ｃｏ↓［１－ｘ］）↓［ａ］ＥＴＭ↓［ｂ］Ｃ↓［ｃ］Ｂ↓［ｄ］ＲＥ↓［ｅ］；其中，ａ、ｂ、ｃ、ｄ和ｅ均为原子百分数，４０≤ａ≤６０，０＜ｂ≤３０，０＜ｃ≤２０，０＜ｄ≤１０，０＜ｅ≤１０，且ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００；ｘ为原子分数，０．５≤ｘ＜１；ＥＴＭ为ＩＶＢ族元素、ＶＢ族元素和ＶＩＢ族元素中的一种或几种元素；ＲＥ为稀土元素中的一种或几种元素。本发明专利技术还提供了所述铁基非晶合金的制备方法。与现有的铁基非晶合金相比，本发明专利技术提供的铁基非晶合金的形成能力很高，并且该非晶合金的其它性能如熔点、玻璃化温度、硬度和压缩断裂强度仍然很高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
非晶合金具有特殊的结构，不像传统晶体那样存在晶粒晶界，与具有相 同成分的多晶合金相比，具有更好的耐腐蚀性、磁性能、电性能和耐磨性。 非晶合金是一种长程无序、短程有序结构，不存在周期性排列的晶体结构， 因此也不会存在位错这种缺陷，在变形过程中不会发生由位错引起的种种断 裂方式，因此其力学性能也更优异。到目前为止，已经可以制备成不同基体，包括Pd、 Mg、 Ln、 Zr、 Cu、 Co、 Ti、 Ni、 Nd和Fe基的非晶合金。与其它的大块非晶合金体系相比，Fe 基非晶合金的原材料价格大大降低，本身又具有高强度、高硬度、高耐蚀、 较好的软磁性能和较高的热稳定性，因而是最具有应用价值的非晶合金。铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯，具有优异软磁性能的铁基 非晶材料将是替代传统硅钢片和铁氧体的最佳候选材料，由于铁基非晶变压 器良好的经济和社会效益，被称为绿色材料，它在我国被列为九五期间 重点推广的15种工业产品之一。此外，利用铁基非晶合金的高伸缩特性还 可制作防盗标签。在现有技术中，大块非晶合金即金属玻璃的形成通常是将熔融的金属合 金以较快的冷却速度冷却到玻璃转化温度以下，在快冷过程中抑制了晶核的 形成和长大，直接凝固形成一种结构上为长程无序的非晶态合金。通常我们 将毫米尺寸的非晶合金定义成大块非晶合金。通常，铁基合金的非晶形成能力较低，所得到的样品均为丝状或薄带状。铁基非晶合金薄带已经应用于磁性材料领域，然而在实际应用中，由于铁基 非晶合金薄带之间存在较多空隙使饱和磁化强度减小，而降低了变压器的效 率。另外由于尺寸太小的影响，铁基非晶合金很难制备出形状复杂的磁性器 件，因而其在应用中受到了很大的限制，因而需要寻找非晶形成能力较大的 大块铁基非晶和金。CN101033530A公开了一种铁基大块非晶合金材料，其特征在于该铁基 大块非晶合金材料的化学式为FeaMbCr。ModC3fYg，式中45<a<60， l<b<5， 5<c<20， 5<d<15， 5<e<15， 0.5<f<10， 0.5<g<3，其中a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 为原子百分比，不可避免的杂质Si、 S、 P、 0含量之和的重量百分比<0.5%; 式中M为Ni、 Cu、 Nb元素中的任意一种。但该铁基非晶合金的非晶形成能力仍然较低，在该申请的实施例中所制 备的铁基非晶合金的直径仅为4mm以下。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中的铁基非晶合金的非晶形成 能力较低、临界尺寸较小的缺点，提供一种非晶形成能力较高、临界尺寸较 高的铁基非晶合金及其制备方法。本专利技术提供了一种铁基非晶合金，其中，该铁基非晶合金的组成如下面 的通式所示(FexCoLx)a(ETM)bCeBdREe;其中，a、 b、 c、 d和e均为原子百 分数，40《a《60， 0<b《30， 0<c《20， 0<d《10， 0<e《10，且a+b+c+d+e =100; x为原子分数，0.5《x<l; ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB 族元素中的一种或几种元素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。本专利技术还提供了所述铁基非晶合金的制备方法，该方法包括，将铁基非 晶合金的原料进行熔炼并冷却成型，其中，所述铁基非晶合金原料包括Fe、 Co、 ETM、 C、 B和RE，并且它们的加入量满足如下通式表示的各组分的比例(FexC0l.x)a(ETM)bCeBdREe，其中，a、 b、 c、 d和e均为原子百分数， 40《a《60， 0<b《30， 0<c《20， 0<d《10， 0<e《10，且a+b+c+d+e = 100; x为原子分数，0.5《x<l; ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB族元素中 的一种或几种元素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。与现有的铁基非晶合金相比，本专利技术提供的铁基非晶合金的非晶形成能 力较高，临界尺寸可以达到15mm。而且，具有本专利技术的成分和配方的铁基 非晶合金可以在大气条件下熔炼而制备，从而降低了生产条件，降低了生产 成本。并且该铁基非晶合金的其它性能(例如，玻璃化转变温度、熔点温度、 维氏硬度和压縮断裂强度)仍很优异。本专利技术的铁基非晶合金可以用于加工成耐磨材料、耐腐蚀材料和精密零件。附图说明图1是本专利技术实施例1-4和对比例1-2制得的样品的X射线衍射图； 图2是对比例3制得的样品的X射线衍射图。具体实施方式本专利技术提供的铁基非晶合金的组成如下面的通式所示 (FexCo,-丄(ETM)bCcBdREe;其中，a、b、c、d和e均为原子百分数，40《a《60， 0<b《30， 0<c《20， 0<d《10， 0<e《10，且a+b+c+d+e= 100; x为原子分数， 0.5《x<l; ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB族元素中的一种或几种元 素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。根据本专利技术提供的铁基非晶合金，ETM优选为Cr、 Mo、 Zr、 Ti、 Ta、 Nb和W中的一种或几种；所述RE优选为La、 Ce、 Y、 Pr、 Sc、 Sm、 Ho、 Er、 Tb和Gd中的一种或几种。6根据本专利技术提供的铁基非晶合金，由于含有钴原子，Co的原子半径很 大，加入到金属原料中可以与小原子半径的元素化合，形成较大的负混合热， 使原子的扩散难以进行，提高液相区的稳定性，还可以增加合金体系的混乱 度，也提高了原子的堆垛密度，从而提高了铁基非晶合金的非晶形成能力。 因此具有本专利技术的特定的组成和配方的铁基非晶合金形成能力很高，临界尺寸可以达到10mm。本文所述的非晶合金的临界尺寸的测定方法为将铜模中形成的楔形样 品从该楔形的角上以lmm的厚度进行切割，然后对切割该样品形成的截面 进行XRD分析，测定结构类型，若结构类型为非晶合金，则继续切割，直 至结构类型不是非晶合金为止，记录切割总厚度，所述临界尺寸即为该切割 总厚度减去lmm的厚度。本专利技术的铁基非晶合金中，ETM中的Cr、 Ta、 Mo等耐腐蚀元素可以使 非晶合金表面在腐蚀液中生成致密的氧化物，阻止非晶合金与腐蚀液进一步 反应，从而提高合金的耐腐蚀性。而ETM中的Zr、 Ti、 Nb等元素则可以提 高合金体系的原子混乱度，从而改善铁基非晶合金的非晶形成能力。本专利技术的铁基非晶合金中，稀土元素可以在一定程度上改善铁基非晶合 金的非晶形成能力，而且由于稀土元素具有很强的亲氧能力，能够起到脱氧 精炼的作用，继而对原材料的纯度要求进一步降低了，从而降低了生产成本。 同时由于稀土元素特有的亲氧性能，在大气下熔炼时会与空气中的氧反应， 在熔体表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止熔体进一步被氧化，降低了铁 基非晶的熔炼条件，使得生产制备条件简易化，易于实现，从而进一步降低 了生产成本。根据本专利技术提供的铁基非晶合金，在优选情况下，a、 b、 c、 d和e的 优选值分别为45《a《55， 20《b《28， 10《c《16， 2《d《8, l《e《5， 0.55在优选情况下，所述铁基非晶合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基非晶合金，其特征在于，该铁基非晶合金的组成如下面的通式所示：（Ｆｅ↓［ｘ］Ｃｏ↓［１－ｘ］）↓［ａ］（ＥＴＭ）↓［ｂ］Ｃ↓［ｃ］Ｂ↓［ｄ］ＲＥ↓［ｅ］；其中，ａ、ｂ、ｃ、ｄ和ｅ均为原子百分数，４０≤ａ≤６０，０＜ｂ≤３０，０＜ｃ≤２０，０＜ｄ≤１０，０＜ｅ≤１０，且ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００；ｘ为原子分数，０．５≤ｘ＜１；ＥＴＭ为ⅣＢ族元素、ⅤＢ族元素和ⅥＢ族元素中的一种或几种元素；ＲＥ为稀土元素中的一种或几种元素。

【技术特征摘要】
1、一种铁基非晶合金，其特征在于，该铁基非晶合金的组成如下面的通式所示(FexCo1-x)a(ETM)bCcBdREe；其中，a、b、c、d和e均为原子百分数，40≤a≤60，0＜b≤30，0＜c≤20，0＜d≤10，0＜e≤10，且a+b+c+d+e＝100；x为原子分数，0.5≤x＜1；ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB族元素中的一种或几种元素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。2、 根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其中，所述ETM选自Cr、 Mo、 Zr、 Ti、 Ta、 Nb和W中的一种或几种；所述RE选自La、 Ce、 Y、 Pr、 Sc、 Sm、 Ho、 Er、 Tb和Gd中的一种或几种。3、 根据权利要求l所述的铁基非晶合金，其中，a、 b、 c、 d、 e禾Bx分 别为45《a《55， 20《b《28， 10《c《16， 2《d《8， l《e《5， 0.55《x《0.95。4、 根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其中，所述铁基非晶合金的 组成为(Feo.87Co。.13)55Ti14Zr8C15B6Y2 、 (Fe0.93Co0.07)55Ti15Nb10C12B6.5Ce15 、 (Fe08Co02)56Mo14Zr8C13B4Ho5或(Feo.55Coo.45)5。Mo'5Ta9CB6Gd3Y2。5、 权利要求1所述铁基非晶合金的制备方法，该方法包括，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴涛，陈海林，张法亮，宫清，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]