高饱和磁感应强度铁基非晶合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109778083A(43)申请公布日2019.05.21(21)申请号201910106944.X(22)申请日2019.02.02(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华大学(72)发明人姚可夫施凌翔(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人陈波(51)Int.Cl.C22C45/02(2006.01)H01F1/153(2006.01)权利要求书2页说明书44页附图10页(54)发明名称高饱和磁感应强度铁基非晶合金及其制备方法(57)摘要本发明属于磁性金属材料制备技术领域，公开了一种高饱和磁感应强度、高铁含量(或高铁磁元素含量)的铁基非晶合金及其制备方法。所述铁基非晶合金中Fe的原子百分数为81-87。所述制备方法是根据铁基非晶合金化学表达式中合金成分进行配料，采用真空感应熔炼炉或电弧熔炼炉对配料反复熔炼制成母合金，然后将母合金或提纯后的合金再次熔化、快速冷却得到条带状非晶合金带材。所述铁基非晶合金既可以非晶合金材料应用，也可望利用其第一、第二晶化峰间距大的特点，采用纳米晶化退火工艺制备出具有α-Fe相的铁基纳米晶软磁合金。本发明提出的铁基软磁非晶合金具有高的饱和磁感应强度、低的矫顽力和较好的综合软磁性能，具有很好的工业应用潜力。CN109778083ACN109778083A权利要求书1/2页1.一种高铁含量或高铁磁性元素含量的铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金的化学表达式为：Fe(a-x)-Co(x)-B(b)-C(c)-Si(d)-P(e)-M(f)，其中a，b，c，d，e，f，x为各组元的原子百分数，取值范围为：81≤a≤87，0≤x≤20，7≤b≤13，1≤c≤4.5，0.2≤d≤5，0.5≤e≤3，0≤f≤2；且满足：13≤b+c+d+e≤19，a+b+c+d+e+f＝100；M为Ag、Bi、Cu、In、Mo、Ni、Sn、Zn、Y或稀土元素。2.根据权利要求1所述铁基非晶合金，其特征在于，C元素含量不小于P元素含量，且P含量与C含量之比大于0.2at.％，小于等于1at.％；同时，C含量不小于Si含量；或者C+P含量不小于Si含量；B+C的含量大于等于9at.％、小于等于16at.％；铁、钴磁性元素含量总和不小于81at.％，Co含量不大于20at.％。3.根据权利要求1所述铁基非晶合金，其特征在于，含有元素M，M为Ag、Bi、Cu、In、Mo、Ni、Sn、Zn、Y元素或稀土元素中的一个元素或两个元素。4.根据权利要求1所述铁基非晶合金，其特征在于，含有小于20at.％的钴元素，81≤(Fe+Co的原子百分数)≤87。5.根据权利要求1-4任一项所述铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金的表达式为：Fe(83)-B(b1)-C(c1)-Si(d1)-P(e1)-M(f1)，其中，8≤b1≤13，1≤c1≤4.5，0.2≤d1≤5，0.5≤e1≤3，0≤f1≤2；且满足：b1+c1+d1+e1+f1＝17。6.根据权利要求1-4任一项所述铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金的表达式为：Fe(84)-B(b2)-C(c2)-Si(d2)-P(e2)-M(f2)，其中，7≤b2≤13，1≤c2≤4.5，0.2≤d2≤5，0.5≤e2≤3，0≤f2≤2；且满足：b2+c2+d2+e2+f2＝16。7.根据权利要求1-4任一项所述铁基非晶合金，其特征在于，所述铁基非晶合金的表达式为：Fe(85)-B(b3)-C(c3)-Si(d3)-P(e3)-M(f3)，其中，7≤b3≤13，1.0≤c3≤4.5，0.2≤d3≤5，0.5≤e3≤3，0≤f3≤2；且满足：b3+c3+d3+e3+f3＝15。8.根据权利要求1-4任一项所述铁基非晶合金，其特征在于，Fe元素可部分被Co元素部分替换，替换后钴元素含量小于20at.％。9.一种高铁含量或高铁磁性元素含量的铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据权利要求1所述铁基非晶合金化学表达式的合金成分进行配料；2)在真空感应熔炼炉或电弧熔炼炉中对步骤1)所得配料反复熔炼3-5次制成母合金；3)采用快速冷却方式获得条带状非晶合金薄带，包括将步骤2)所得母合金置于快速凝固装置的感应炉中熔化，熔化后喷射到高速旋转的铜辊轮表面冷却得到条带状非晶合金；或4)将母合金熔化后采用吸铸、喷铸或水淬方法获得块体非晶合金。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述真空感应熔炼炉或电弧熔炼炉中的真空度小于2×10-2Pa；步骤3)中所述快速冷却速度约为104-106K/s。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2)中还包括对所述