一种FeNi基非晶软磁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种FeNi基非晶软磁合金，其组成表示为FeaNibBcSidPeNbf，其中a、b、c、d、e、f为原子百分含量，其特征在于，10≤a≤75，5≤b≤70，4≤c≤24，0.1≤d≤15，1≤e≤14，0.01≤f≤6，且满足72≤a+b≤84和a+b+c+d+e+f=100%。FeNi元素含量高，临界尺寸大，具有高非晶形成能力，同时具有优异的软磁性能和力学性能，断裂强度大于3.3Gpa，压缩塑性大于7%。此外，本发明专利技术还提供了一种可靠的用于制备FeNi基非晶软磁合金带材或棒材的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非晶合金及其制备方法，具体涉及ー种具有高非晶形成能力、优异的软磁性能和力学性能的FeNi基非晶软磁合金及其制备方法。
技术介绍
自1967年问世以来，非晶软磁性合金立即引起引起了人们的极大重视，是近几十年来材料研究的热点之一。非晶软磁合金因其原子不规则排列、非周期性、没有晶粒晶界的存在，磁畴的钉扎点或钉扎线少，磁晶各向异性很小，显示良好的软磁特性矫顽カ小、磁导率高、磁感应強度高、电阻率高、损耗小、频率特性好。广泛应用在电カ电子领域，可极大地促进各种电器设备向节能化、高效化、小型化方向发展。 非晶软磁材料中，矫顽カ(H。)和磁导率(μ J与磁致伸縮系数(Xs)，各向异性常数(Ku)以及内应カ的关系密切，可表示为j K.入σHc X — X ',μ. Μ与Fe基非晶合金相比，添加Ni制成的铁镍基非晶合金的磁致伸缩系数和磁晶各向异性常数更小，软磁性能更加优异。铁镍基非晶软磁合金是投入使用最早，也是目前应用量最大的非晶软磁材料之一，它具有矫顽カ小，磁导率较高，频率特性好，稳定性好等特点，常用来替代坡莫合金，主要用在高精度，高灵敏度器件上，如磁头、高频开关电源变压器、精密互感器、漏电开关互感器、磁屏蔽、防窃系统等。与坡莫合金相比，铁镍非晶软磁合金的生产エ艺简单、成本低，电阻率是坡莫合金两倍多，在中高频电子器件领域应用涡流小，铁损低的优势明显。另外，铁镍基非晶软磁合金的硬度和強度也比坡莫合金高的多，在磁头等易磨损条件下使用优势明显。目前广泛使用的铁镍基非晶软磁合金的牌号有Metglas2826MB (Fe40Ni38Mo4B18)，Vitrovac 4040F (Fe40Ni40 (MoSiB) 20) , Metglas 2826Β (Fe29Ni49P14B6Si2), Metglas2826 (Fe40Ni40P14B6)等几种。但是由于非晶形成能力较低，这些FeNi基非晶软磁合金只能做成带材或丝材，得不到棒体材料，应用领域也受到了限制，并且带材制备过程对设备和操作要求高，成品率低。另外，这几种常用的FeNi基非晶软磁合金的过冷液相区宽度和面积都很小，过冷液相区的稳定性差，热处理过程中易晶化或形成团簇，导致软磁性能的恶化，热处理条件要求苛刻，最佳热处理温度和时间范围都很窄，不利于稳定生产，对设备要求高。热处理过程中非晶合金的内应カ不能充分释放，热处理后的样品磁畴钉扎点多，软磁性能差，成材率低。开发高非晶形成能力和热稳定性的FeNi基非晶软磁合金一直是ー个重要的研究课题，国内外研究组都做了大量的工作，成果如下中国专利申请CN1066745A公布了ー种FeNiCrSiBP非晶合金，该合金可在空气中进行热处理，但是该合金的形成能力低，无法达到制备带状、棒体或块体样品的形成能力，同时反铁磁元素Cr的加入导致饱和磁感应強度明显降低。美国专利US20090130483A1公布了ー种FeNiCrSiBMoP非晶合金，该合金具有低熔化温度的特点，但是因为Cr的大量添加该合金没有磁性，同时其非晶形成能力也不高。US005340413A 公布了ー种 FeNiMBSi 非晶合金，其中 M 原子包括 Mo，Cr, Hf, Nb, Ta, Ti, V,W，Zr,该合金热处理后可形成纳米晶合金，但是这些合金的非晶形成能力都较低，不能制备帯状、棒状或块状样品，无法克服非晶形成能力不足的限制。2006年日本东北大学首次报道了临界直径为4mm的高非晶形成能力(FeNi) 72B19.2Si4.8Nb4系非晶合金。2010年，Park等人用铜模铸造法制备出了临界尺寸为Imm的(FeNi)71Nb6B23块体非晶合金，该合金具有4. 2%的塑性变形能力。与目前使用的铁镍非晶软磁合金相比，尽管以上两种合金都提高了非晶形成能力，但是由于添加了大量的非晶形成元素，铁磁性元素FeNi含量低，导致饱和磁感应強度明显降低。饱和磁感应强度降低，不利于器件的小型化和高效化，同时生产应用成本高，使其作为软磁材料的应用明显受到影响。现有的非晶软磁合金，改善软磁性能和力学性能常常相互制约，很难同时提高合金的各个性能。然而，在很多领域应用，都要求FeNi基非晶软磁合金必须同时具有高非 晶形成能力，优异的磁性能和力学性能，尤其是需要较大塑性变形能力。因此，开发兼具高FeNi元素含量、高非晶形成能力、优异软磁性能和力学性能的FeNi基帯状或棒状非晶软磁合金的意义就很重大。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低廉，FeNi元素含量高，具有高非晶形成能力、优异的软磁性能和力学性能的FeNi基软磁合金材料及其帯状和棒状材料的制备方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案ー种FeNi基非晶软磁合金，其组成表示为FeaNibBeSidPeNbf，其中a、b、C、d、e、f为原子百分含量，其特征在于，10彡a彡75，5彡b彡70，4彡c<24，0. I彡d彡15，I彡e彡14，O.01 彡 f 彡 6，且满足 72 く a+b く 84 和 a+b+c+d+e+f = 100%。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于,74 ^ a+b ^ 82,进ー步的优选为75 く a+b く 79。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金，其特征在干，8 ^ c ^ 20，进ー步的优选为12 ^ c ^ 18。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金，其特征在干，O. I ^ 12，进ー步的优选为I彡d彡8。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金，其特征在于，I ^ e ^ 10,进ー步的优选为I彡e彡8。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于，O. I ^ f ^ 4,进ー步的优选为I < f < 3。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于，上述Fe和Ni的5at%以下被C、S、Al、Co、Cr、Mo、Cu、Ti、V、W、Mn、Sn、Zr、Hf、Y、Ag、Ga 中的ー种或多种元素替代。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金，其特征在于，该合金的过冷液相区在42°C以上，优选在50°C以上。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于,该合金能够制备临界尺寸为3mm的棒材、带材和板材，具有高非晶形成能 力。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于,该合金能够制备临界尺寸为3mm的棒材、带材和板材，具有高非晶形成能力。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金，其特征在于，该合金经热处理处理后，矫顽カ在3A/m以下，有效磁导率在I. 5万以上；进ー步的优选，矫顽力在I. 5A/m以下，有效磁导率在2万以上，具有优异的磁性能。前述的ー种FeNi基非晶软磁合金,其特征在于，该合金断裂强度大于3. 3Gpa,压缩塑性大于7%，具有优异的力学性能。同时，本专利技术还提供了制备FeNi基非晶软磁合金带材的方法，其特征在于，包括如下步骤(I)、按权利要求1-12的合金组成表达式配料；(2)、在氮气或者氩气气氛下用感应熔炼炉或电弧熔炼炉将合金原料熔炼成均匀的熔液，随炉冷却或注入模具冷却为母合金锭；(3)、将母合金锭熔化为合金液，用单辊快淬法将合金液快速冷却，制备FeNi基非晶软磁合金带材；(4)、将FeNi基非晶软磁合金带材在热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FeNi基非晶软磁合金，其组成表示为FeaNibBcSidPeNbf，其中a、b、c、d、e、f为原子百分含量，其特征在于，10≤a≤75，？5≤b≤70，4≤c≤24，0.1≤d≤15，1≤e≤14，0.01≤f≤6，且满足72≤a+b≤84和a+b+c+d+e+f=100%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宝龙，
申请(专利权)人：苏州宝越新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：