专利名称：一种镍基纳米晶软磁薄带合金及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种镍基纳米晶软磁薄带合金及其制备方法。
背景技术：
99801411. 7号申请涉及一种软磁铁一镍一合金，其具有35至65重量％的镍和一种或多种稀土金属铈、镧、镨、钕以及熔化条件下的夹杂，其中，稀土金属的总量是O. 003 O. 05 %。其矫顽磁场强度He为2. 5-24A/m。但是其合金体系的磁性能不高，特别是矫顽力和磁导率性能不能满足性能要求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种镍基纳米晶软磁薄带合金，该薄带合金材料具有低的矫顽力。本发明的另一目的是提供一种镍基纳米晶软磁薄带合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种镍基纳米晶软磁薄带合金材料，其特征是其各成分的重量百分含量为Ta0.03% 0.05%，Nb 0.01% 0.03%, Al 2% 4%，Zn 2% 4%，Gd4% 7%, ErO. 01% O. 05%, Cu O. 01% O. 05%, Os O. 01% O. 05%，其余为 Ni。该镍基纳米晶软磁合金薄带合金的组织特点为纳米晶。本发明镍基纳米晶软磁薄带合金材料的制备方法，其具体步骤如下
(1)首先按照上述合金成分进行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu,Os、Ni的纯度均大于99. 9%，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35% ；
(2)将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1530-1550°C，浇注冷却后得到母合
金；
(3)然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1510-15300C，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4_处，所述重熔管式坩埚内设有一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与重熔管式坩埚内壁的间隙为O. 5-0. 9mm，母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮拖拽形成合金带；
(4)然后将合金带置于300-350°C，保温2-4小时，得到镍基纳米晶软磁合金薄带合金。所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26 28m/s，所得合金带的厚度为150-300 μ m,宽度为 3-5 mm。本发明具有如下有益效果
本发明合金采用的Er和Gd都可提高非晶形成能力。成份中的Er和Gd共同存在可使团簇中原子间相互作用强，则原子扩散便困难，因此提高材料非晶形成能力。Al和Zn为纳米晶形核提供位置。Nb是纳米晶合金形成的关键元素，Nb元素的加入提高了材料的晶化温度，改变了晶化激活能，其中形核激活能(Eg)、晶化起始激活能(Ex)和第一晶化峰激活能都大大增加。Nb的加入不但提高了合金非晶形成能力，而且Nb半径较大，扩散缓慢，在纳米晶形成过程中抑制晶粒的长大，降低了晶粒尺寸。Cu是纳米晶形成的关键元素。合金晶化过程中，Cu首先析出，为纳米晶形核提供位置。Al、Zn、Nb、Cu共同作用，保证了纳米晶的形成。Ta和Os提高非晶形成能力并阻碍纳米晶长大。Ta、Os、Er和Gd结合可有效控制纳米晶长大。Al和Zn具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高。添加Er元素的合金具有降低矫顽力的作用。成份中添加Gd元素是良好的铁磁性元素，使合金材料具有改善软磁性能、降低矫顽力的作用。Al、Gd、Er、Zn和Ni结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的磁导率和降低了合金的矫顽力。本发明合金在凝固中，采用快淬方式冷却和合金化结合，可以有效减小合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，既保证了合金的磁性能，也保证了合金的力学性能。热处理可降低快淬造成的内应力，改善合金的韧性。
本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，因此也就保证了合金的质量。该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。
图I为本发明实施例一得到的材料的金相组织图。由图I可以看出，本发明得到的镍基纳米晶软磁薄带合金的组织致密均匀。
具体实施例方式 实施例一
本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下
(I)首先按照以下合金重量百分比进行配料Ta O. 03%,Nb 0.01%, Al 2%,Zn 2%,Gd 4% , Er O. 01%, Cu O. 01%, Os O. 01%，其余为 Ni。原料 Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、0s、Ni的纯度均大于99. 9%，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%。(2)将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1545°C，浇注冷却后得到母合金；
(3)将上述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1520°C，述重熔管式坩埚
置于真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下3_处，所述重熔管式坩埚内设有一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与重熔管式坩埚内壁的间隙为O. 7_，母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，重熔的合金熔融膨胀溢出后与旋转的真空感应成型炉转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上轮缘拖拽形成合金带，真空感应成型炉转轮轮缘是圆弧形的，上下移动的耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮，形成连续的金属带；真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为27m/s，所得合金带的厚度为200-250 μ m,宽度为3-5 mm。(4)然后将步骤3)形成的合金带置于330°C，保温3小时，得到镍基纳米晶软磁合金薄带合金。实施例二
本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下
首先按照以下合金重量百分比进行配料Ta O. 05%,Nb O. 03%, Al 4%,Zn 4%, Gd7% , Er O. 05%, Cu O. 05%，Os O. 05%，其余为Ni。制备过程同实施例一。实施例三
本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下
首先按照以下合金重量百分比进行配料Ta O. 04%,Nb O. 02%, Al 3%,Zn 3%, Gd5% , Er O. 03%, Cu O. 03%, Os O. 03%，其余为Ni。制备过程同实施例一。实施例四合金成份配比不在本发明设计范围内的实例 本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下
首先按照以下合金重量百分比进行配料Ta O. 01%，Nb 0.005%，Al 1%, Zn 1% ,Gd 3% , Er O. 005%, Cu O. 005%, Os O. 005%，其余为 Ni。制备过程同实施例一。实施例五合金成份配比不在本发明设计范围内的实例 本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下
首先按照以下合金重量百分比进行配料Ta O. 06%,Nb O. 04%, Al 5%,Zn 5%, Gd8% , Er O. 07，Cu O. 07%, Os O. 06%，其余为Ni。制备过程同实施例一。表 I
权利要求
1.一种镍基纳米晶软磁薄带合金材料，其特征是其各成分的重量百分含量为TaO.03% O. 05%，Nb O. 01% O. 03%，Al 2% 4%，Zn 2% 4%，Gd4% 7%, ErO.01% O. 05%，Cu O. 01% O. 05%，Os O. 01% O. 05%，其余为 Ni。
2.一种镍基纳米晶软磁薄带合金材料的制备方法，其特征具体步骤如下 (1)首先按照重量百分含量为TaO. 03% O. 05%，Nb O. 01% 0.03%，Al 2% 4%, Zn 2% 4%，Gd 4% 7%，Er O. 01 % O. 05 %，Cu O. 01 % O. 05 %，OsO.01% O. 05%，其余为Ni的合金成分进行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、Os、Ni的纯度均大于99. 9%, Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35% ； (2)将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1530-1550°C，浇注冷却后得到母合金；(3)将所述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1510-1530°C，所述重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4_处，所述重熔管式坩埚内设有一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与重熔管式坩埚内壁的间隙为O. 5-0. 9mm，重熔时母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮轮缘拖拽形成合金带； (4)然后将合金带置于300-350°C，保温2-4小时，得到镍基纳米晶软磁合金薄带合金。
3.根据权利要求2所述的合金材料的制备方法，其特征是步骤(3)中所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26 28m/s，所得合金带的厚度为150-300 μ m,宽度为3_5mmD
全文摘要
本发明提供一种镍基纳米晶软磁薄带合金材料及其制备方法，该薄带合金材料具有低的矫顽力。其制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该镍基纳米晶软磁薄带合金材料中各成分的重量百分含量为Ta0.03％～0.05％，Nb0.01％～0.03％,Al2％～4％，Zn2％～4％,Gd4％～7％,Er0.01％～0.05％，Cu0.01％～0.05％，Os0.01％～0.05％，其余为Ni。
文档编号B22D11/06GK102839300SQ20121034847
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者孙锐, 郑泽昌, 邱奕婷, 刘光宇, 陆阳平, 张咏, 林莹莹, 张金花 申请人:山西三益强磁业有限公司