一种非晶合金及其生产工艺的制作方法

文档序号:15039321发布日期:2018-07-27 21:02阅读:2031来源:国知局

本发明属于非晶合金生产技术领域,具体涉及一种非晶合金及其生产工艺。



背景技术:

铁基块体非晶合金自问世以来,由于其具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗、低矫顽力等优异的软磁性能,且具有耐腐蚀、高强度、原料价格低廉和生产工艺简单等优点,主要用于制备各种用途的变压器,被认为是替代传统硅钢和铁氧体材料的最佳材料。

随着科学技术的迅速发展,电子设备趋向于小型化,且为了进一步拓展铁基块体非晶的应用领域,对铁基块体非晶的质量要求也就越来越高。由于非晶合金在高温下会发生晶化,由此它的使用温度受到晶化温度的限制,非晶合金的温度稳定性对于某些应用是至关重要的,在非晶合金的研究开发过程中,温度稳定性应该充分的重视。通常情况下,非晶合金必须满足如下要求:温度范围:-55℃—+130℃,主要性能变化率:<±15%。此外,当铁基块体非晶作为变压器铁芯材料时,要求其有高的饱和磁感应强度和高的非晶形成能力,而目前主流的非晶合金的主要成分为铁、硅、硼,该非晶合金的冶炼温度较高,合金流动性较差,从而合金易堵塞喷嘴,影响后续非晶带材的形成能力和喷带效果。



技术实现要素:

本发明的目的是在fe-si-p块体非晶合金基础上添加co、nb、cu、ni四种元素,从而改善fe-si-p块体非晶合金的非晶形成能力。

本发明提供了如下的技术方案:

一种非晶合金,其组成表示为feacobsicbdnbecufnig,其中a、b、c、d、e、f、g为原子百分含量,55≦a≦60,9.5≦b≦10,9≦c≦13,6≦d≦9,0.15≦e≦0.3,0.7≦f≦1.2,12≦g≦14,并且满足a+b+c+d+e+f+g=100。

优选地,该非晶合金的原子百分含量为:a=57,b=9.75,c=11,d=8,e=0.25,f=1,g=13。

本发明的非晶合金的生产工艺为:

步骤一:配料

按照fe-co-si-b-nb-cu-ni的名义成分称取铁块、钴块、硅块、硼化铁、铌条、铜块和镍块,形成制备fe-co-si-b-nb-cu-ni块体非晶合金的原料;

铁块的质量百分比纯度为大于等于99.8%;

硅块、镍块的质量百分比纯度为大于等于99.9%;

钴块、硼化铁、铌条、铜块的质量百分比纯度均大于等于99.99%;

步骤二:熔炼母合金

将步骤一称量所得的原料放入真空中频感应熔炼炉中进行熔炼,通过感应加热熔化炉体中的原料,并充分搅拌熔融的金属液体,使成分充分均匀化,在常温下浇注成非晶合金母料钢锭;

熔炼条件:在熔炼原料时真空中频感应熔炼炉的炉内真空度为1×10-3pa~3×10-2pa、熔炼温度1300℃~1450℃、熔炼时间7~15min;

步骤三:制备铁基非晶合金块体材料

将步骤二制备得到的非晶合金母料钢锭放入快速凝固装置的感应炉中,调节感应电流至400ma~450ma,待母合金完全熔化后将熔体喷射入铜模中,随铜模冷却得到fe-co-si-b-nb-cu-ni块体非晶合金。

本发明的有益效果是:本发明的非晶合金材料含有钴、铌、铜、镍,合金材料流动性好,因此非晶形成能力好;并且具有较高的饱和磁感应强度,矫顽力低,磁损耗低,具有低磁致伸缩系数,具有高温度稳定性,在-50℃~200℃温度区间内材料性能的变化率<10%,本发明的非晶合金材料具有优良的频率特性,磁性能可调。

具体实施方式

一种非晶合金,其组成表示为feacobsicbdnbecufnig,其中a、b、c、d、e、f、g为原子百分含量,55≦a≦60,9.5≦b≦10,9≦c≦13,6≦d≦9,0.15≦e≦0.3,0.7≦f≦1.2,12≦g≦14,并且满足a+b+c+d+e+f+g=100。

下面通过实施例说明制备本发明的非晶合金的步骤。

实施例1

制备fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14非晶合金的步骤有:

步骤一:配料

将fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14中各元素的的原子百分比转换成质量百分比,称取相应重量的铁块、钴块、硅块、硼化铁、铌条、铜块和镍块,形成制备fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14块体非晶合金的原料;

铁块的质量百分比纯度为大于等于99.8%;

硅块、镍块的质量百分比纯度为大于等于99.9%;

钴块、硼化铁、铌条、铜块的质量百分比纯度均大于等于99.99%;

步骤二:熔炼母合金

将步骤一称量所得的原料放入真空中频感应熔炼炉中进行熔炼,通过感应加热熔化炉体中的原料,并充分搅拌熔融的金属液体,使成分充分均匀化,在常温下浇注成非晶合金母料钢锭;

熔炼条件:在熔炼原料时真空中频感应熔炼炉的炉内真空度为3×10-2pa、熔炼温度1300℃、熔炼时间15min;

步骤三:制备铁基非晶合金块体材料

将步骤二制备得到的非晶合金母料钢锭放入快速凝固装置的感应炉中,调节感应电流至400ma,待母合金完全熔化后将熔体喷射入铜模中,随铜模冷却得到fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14块体非晶合金。

将实施例1制得的fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14块体非晶合金可制得厚度为0.02mm的非晶带材;经x射线衍射(xrd)、差示扫描热量仪(dsc)及光学电镜(om)对比分析,发现其具有具有明显的居里温度683k,晶化温度823k。该fe60co10si9b6nb0.3cu0.7ni14块体非晶合金还具备良好的软磁性能,其饱和磁感应强度为1.3t,热处理后的矫顽力<2.4a/m。

实施例2

制备fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13非晶合金的步骤有:

步骤一:配料

将fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13中各元素的的原子百分比转换成质量百分比,称取相应重量的铁块、钴块、硅块、硼化铁、铌条、铜块和镍块,形成制备fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13块体非晶合金的原料;

铁块的质量百分比纯度为大于等于99.8%;

硅块、镍块的质量百分比纯度为大于等于99.9%;

钴块、硼化铁、铌条、铜块的质量百分比纯度均大于等于99.99%;

步骤二:熔炼母合金

将步骤一称量所得的原料放入真空中频感应熔炼炉中进行熔炼,通过感应加热熔化炉体中的原料,并充分搅拌熔融的金属液体,使成分充分均匀化,在常温下浇注成非晶合金母料钢锭;

熔炼条件:在熔炼原料时真空中频感应熔炼炉的炉内真空度为1×10-2pa、熔炼温度1400℃、熔炼时间10min;

步骤三:制备铁基非晶合金块体材料

将步骤二制备得到的非晶合金母料钢锭放入快速凝固装置的感应炉中,调节感应电流至450ma,待母合金完全熔化后将熔体喷射入铜模中,随铜模冷却得到fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13块体非晶合金。

将实施例2制得的fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13块体非晶合金可制得厚度为0.02mm的非晶带材;经x射线衍射(xrd)、差示扫描热量仪(dsc)及光学电镜(om)对比分析,发现其具有具有明显的居里温度683k,晶化温度803k。该fe57co9.75si11b8nb0.25cuni13块体非晶合金还具备良好的软磁性能,其饱和磁感应强度为1.26t,热处理后的矫顽力<3a/m。

实施例3

制备fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15非晶合金的步骤有:

步骤一:配料

将fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15中各元素的的原子百分比转换成质量百分比,称取相应重量的铁块、钴块、硅块、硼化铁、铌条、铜块和镍块,形成制备fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15块体非晶合金的原料;

铁块的质量百分比纯度为大于等于99.8%;

硅块、镍块的质量百分比纯度为大于等于99.9%;

钴块、硼化铁、铌条、铜块的质量百分比纯度均大于等于99.99%;

步骤二:熔炼母合金

将步骤一称量所得的原料放入真空中频感应熔炼炉中进行熔炼,通过感应加热熔化炉体中的原料,并充分搅拌熔融的金属液体,使成分充分均匀化,在常温下浇注成非晶合金母料钢锭;

熔炼条件:在熔炼原料时真空中频感应熔炼炉的炉内真空度为1×10-3pa、熔炼温度1450℃、熔炼时间7min;

步骤三:制备铁基非晶合金块体材料

将步骤二制备得到的非晶合金母料钢锭放入快速凝固装置的感应炉中,调节感应电流至450ma,待母合金完全熔化后将熔体喷射入铜模中,随铜模冷却得到fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15块体非晶合金。

将实施例3制得的fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15块体非晶合金可制得厚度为0.03mm的非晶带材;经x射线衍射(xrd)、差示扫描热量仪(dsc)及光学电镜(om)对比分析,发现其具有具有明显的居里温度653k,晶化温度793k。该fe55co9.5si13b9nb0.15cu1.2ni12.15块体非晶合金还具备良好的软磁性能,其饱和磁感应强度为1.1t,热处理后的矫顽力<4a/m。

以上三个实施例的非晶合金在-50℃~200℃温度区间内材料性能的变化率<10%,频率特性优良,磁性能可调。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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