本发明专利技术涉及一种高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法。其方案是：该合金材料的化学成分及其原子百分含量是：Fe为72.5~76.5%，Si为9~12%，B为9~9.6%，Cu为0.8~1.2%，Co为0.3~0.5%，Mo为1.5~2%，Cr为0.8~1.5%，P为1~2%，Y为0.002~0.06%，其余为不可避免的杂质；该合金材料的制备方法是：先按上述化学成分及其原子百分含量配料，混合均匀，真空冶炼浇铸成母合金锭；再将母合金锭重熔，采用单辊甩带法喷制成非晶带材；然后进行热处理，制得高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金带材。本发明专利技术具有生产成本低和热处理工艺易于实现的特点，其制品具有高的饱和磁感应强度和低的矫顽力，使用范围广，尤其适用于变压器和互感器领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁基纳米晶软磁合金
，尤其涉及一种。
技术介绍
铁基纳米晶软磁合金材料是上世纪八十年代末发展起来的ー类新型软磁材料，该材料以其特殊的综合软磁性能引起了材料科学工作者的极大兴趣。1988年日本学者Yoshizawa等人通过在Fe-Si-B非晶合金的基体中加入少量Cu (其中Cu不超过lat%)和MCM=Nb, Ta, Mo, W等)，经略低于起始晶化温度退火处理后，合金基体中析出一定体积分数的纳米晶晶粒，晶粒尺寸约为10nm，堪称“第三代软磁材料”。在其专利(昭64-31922)技术中公开了添加各种元素的纳米晶合金，其中最佳成分为Fe73 5Si13 5B9Cu1Nb3 (at%)，在经过最佳热处理后的磁性能參数如下饱和磁感应强度为I. 2T、初始磁导率为80000 Gs/Oe、低矫顽 力He为O. 32A/m,高磁感下的高频损耗低(PQ.5T/2QkHz=30W/kg)。“ー种超高饱和磁感应强度铁基纳米晶薄带”(CN 101792890 A)专利技术，公开了ー种成分为FeaCubBeSid的超高饱和磁感应强度的纳米晶薄带。其原子％含量为a =80-84% ；b =0-1. 5% ；c =10-16% ；d =0-5%。该专利的特征主要在于该成分降低了 Si含量，去除了 Nb，从而提高了 Fe含量，使纳米晶合金带材的饱和磁感应强度虽能够达到I. 76T以上。但由于去除了 Nb，将会使该类铁基纳米晶合金的纳米晶粒尺寸大大增加，从而使磁导率下降，矫顽力大大增加。“高饱和磁化强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法”(CN 101834046 A)专利技术，公开了合金的化学成分为FeaSibBcPdCue,具体原子％含量为Fe=70-90% ；Si=l-15% ；B=I-20% ；P=I-20% ；Cu=0. 1_1%。该专利技术通过提高Fe元素含量且添加了 P元素和Cu元素,经过晶化热处理，得到软磁合金的饱和磁感应强度高、矫顽カ低且降低了成本。但该合金由于去除了有效阻止纳米晶粒长大的Nb元素，因此对随后的热处理工艺要求苛刻，在エ业生产中难于控制。“ー种高饱和磁感应强度的铁基纳米晶软磁合金”(CN 101840763 A)专利技术，公开了化学成分为FeTaaBbCueCdMe, M为Zr、Nb、W、Cr的ー种或几种。具体原子％含量为a=0. 002-5% ；b=2-18% ；c=0. 02-5% ；d=0. 002-3% ；e=0. 02-20% ;其余为铁及其不可避免的杂质。该合金饱和磁感应强度虽高且软磁性能好。但由于该合金去除了 α — FeSi相的形成元素Si，从而使矫顽カ増大、损耗增大且饱和磁感应強度有待进ー步的提高。“高饱和磁感应强度低成本铁基纳米晶软磁合金”(CN 102304669 Α)专利技术，其特征在于合金组成满足关系式FeaBbCeCudMe,式中M选自Si、Al、Cr、Mn中的一种或几种，具体原子百分比满足ー下条件78彡a彡88，4彡b彡16，3彡c彡10，0彡d彡8，，I. 5彡e彡3。饱和磁感应强度达到I. 73-1. 83T，矫顽カ为4_17A/m，该合金在I. 0T, 50Hz、400Hz 和 IkHz 条件下的损耗分别为 O. 27-0. 51W/kg、3. 6-6. 9ff/kg 和 11. 3-20. 3W/kg，具有优异的软磁性能。但该合金对原材料成分控制要求严格，各原料纯度都必须大于99%，而且制备条件要求严格，熔炼和制带过程都必须在惰性气体的保护下进行，同时，其热处理工艺的要求苛刻，保温时间只有2-4分钟，这在エ业生产中很难实现，因此也极大的限制了它的应用。虽然非晶/纳米晶合金与其他软磁材料相比拥有很多出色的软磁特性，但是，它也有不少的缺陷限制了推广和应用。其问题主要表现在以下几个方面①与硅钢相比，饱和磁感应强度较低，限制了非晶合金在变压器上的应用一般的非晶/纳米晶合金中都含有大量的金属Nb，金属Nb的成本占到合金原材料总成本的6(Γ70%，使其成本提高！③退火的温度区间比较窄，对热处理工艺要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术g在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能降低生产成本、热处理工艺易于实现的高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料的制备方法，用该方法制备的高饱和磁感应強度铁基纳米晶软磁合金材料能改善非晶/纳米晶合金材料的脆性及可加工性，应 用范围广。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是所述铁基纳米晶软磁合金材料的化学成分及其原子百分含量是=Fe为72. 5 76. 5%，Si为9 12%，B为9 9. 6%，Cu为O. 8 I. 2%，Co为O. 3 O. 5%, Mo为I. 5 2%，Cr为O. 8 I. 5%, P为I 2%，Y为O. 002 O. 06%,其余为不可避免的杂质。铁基纳米晶软磁合金材料的制备方法是先按上述化学成分及其原子百分含量配料，混合均匀，真空冶炼浇铸成母合金錠；再将母合金锭重熔，采用单辊甩带法喷制成非晶带材；然后对所述非晶带材进行热处理，制得高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金带材。热处理是在真空热处理炉中先将非晶材料升温至38(T390°C，保温O. 5^1h ;再升温至47(T490°C，保温25 35min ;然后升温至510 540で，保温15 20min ;随炉冷却到380°C以下出炉。所述真空冶炼是在真空度为<10Pa和温度为140(Tl530°C条件下熔炼15 20min。所述重熔是将母合金锭在珍珠岩保护渣保护下在中频感应炉中熔炼，加入硅钙粉脱氧剂脱氧，出钢前扒渣。所述单辊甩带法喷制是将重熔后的母合金熔液经喷嘴包喷射至铜辊上，喷带温度为1450 1550で，辊面线速度为25 30m/s。所述真空热处理炉的真空度为l 10Pa。所述热处理的升温速率为5 8°C /min。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下特点 本专利技术制备的高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料选择铁基作为基体，Fe的原子百分含量为72. 5^76. 5%，与传统的非晶/纳米晶合金相比有所提高，饱和磁感应强度能高达到1.6 1.75T。提高了饱和磁感应强度。本专利技术采用的P元素的原子百分含量为广2%，在纳米晶合金形成的过程中与Cu元素结合，使形核率得到提高，从而使纳米晶晶粒得到细化，提高饱和磁感应強度。本专利技术中添加了微量Y元素，能有效去除熔融状态下母合金中的氧化物夹杂，改善钢液流动性，因而更易于喷制非晶带材。Co元素的添加是增加本专利技术所制备的铁基纳米晶软磁合金材料饱和磁感应强度的又一方法，本专利技术中Co元素的原子百分含量为O. 3^0. 5%，Co与Fe结合能形成FeCo原子对，能够增加铁基非晶纳米晶合金的饱和磁感应强度。本专利技术的另ー个突出特点还在于用Mo和Cr元素的复合作用来代替原有材料中的Nb元素的作用。目前市场上FeNb66的价格为225000元/吨，FeMo60的价格为106000元/吨，FeCr55的价格为12000元/吨，由此可见，以Mo和Cr代替Nb可以大大降低原材料成本。同时还能提高饱和磁感应强度。因此，本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果 ①目前エ业推广使用的铁基纳米晶合金的饱和磁感应强度一般都低于1.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金材料的制备方法，其特征在于所述铁基纳米晶软磁合金材料的化学成分及其原子百分含量是：Fe为72.5~76.5%，Si为9~12%，B为9~9.6%，Cu为0.8~1.2%，Co为0.3~0.5%，Mo为1.5~2%，Cr为0.8~1.5%，P为1~2%，Y为0.002~0.06%，其余为不可避免的杂质；铁基纳米晶软磁合金材料的制备方法是：先按上述化学成分及其原子百分含量配料，混合均匀，真空冶炼浇铸成母合金锭；再将母合金锭重熔，采用单辊甩带法喷制成非晶带材；然后对所述非晶带材进行热处理，制得高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金带材；热处理是在真空热处理炉中先将非晶材料升温至380~390℃，保温0.5~1h；再升温至470~490℃，保温25~35min；然后升温至510~540℃，保温15~20min；随炉冷却到380℃以下出炉。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：甘章华，徐黎明，刘静，王贞，陈汉杰，周欢华，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
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。