本发明涉及磁性材料制备
技术领域：
，具体涉及一种具有良好韧性的非晶合金及其制备方法。
背景技术：
：铁基非晶合金是20世纪60年代发展的新型材料，与传统钢相比，结构上具有长程无序、短程有序的原子结构，无晶界和位错等缺陷；化学成分上，元素分布均匀、无偏析等现象；具有高的饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗等优异性能，在变压器、电机、电抗器、互感器、互感线圈等领域应用广泛。然而，铁基非晶合金缺乏宏观室温塑性变形能力，脆性高，容易发生脆性断裂，影响其作为结构材料的工程应用，如在电机、变压器的铁芯叠片过程中由于脆性而发生脱落，进而导致磁路不完整和变压器击穿等不利现象。因此如何兼顾铁基非晶的软磁性能和其韧性是亟待解决的问题。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本申请提供了一种具有良好韧性的非晶合金及其制备方法，本发明通过优化合金元素成分及配比，获得了兼具优异的软磁性能及良好韧性的非晶合金带材。为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种具有良好韧性的非晶合金，由以下质量百分比的元素成分组成：ni：2.5～7.5％；si：8.2～10.5％；b：1.5～3.8％；mn：1.0～1.7％；sn：1.3～2.0％；余量为fe。所述的非晶合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比将原料加入熔炼炉内，熔融后加入净化剂，多次静置打渣，最终使合金母液中各成分均匀分布，其al、o、n各自含量在10ppm以下；(2)将熔炼炉内合金母液导入中间包内，采用塞杆进行水口密封，静置30～40min，使母液温度均匀；(3)然后抬起塞杆，母液进入喷嘴包内，经过喷嘴射到高速旋转的冷却辊上，使合金母液以106～107℃/sec的速度冷却并成型，得到非晶合金带材；喷带温度为1420～1450℃；(4)将步骤(3)得到的非晶合金带材装入热处理炉内，通入流量为10～25m3/h的惰性保护气体，在370～380℃下保温2.5～3.5h。步骤(1)所述净化剂由50～55％二氧化硅、35～40％氧化钙、10～15％铁鳞组成。步骤(3)所述喷嘴缝宽度为80～200微米；喷嘴与冷却辊的间距为50～200微米。步骤(3)所述冷却辊的粗糙度ra不大于1微米。本发明有益的技术效果在于：铁基非晶合金成分及配比和退火工艺是影响非晶合金带材软磁性能和韧性的重要因素。本发明通过重新设计合金成分，优化退火工艺，可以得到高饱和磁感应强度(磁通量1.8t左右)，低矫顽力(0.4a/m左右)，低铁损(1.2w/kg左右)，且具有良好韧性(断裂应变0.5t左右)的非晶合金产品。具体实施方式下面结合实施例及测试例，对本发明进行具体描述，但不对本发明的权利要求做任何限定。实施例1～6：(1)按表1所示的质量比将原料加入熔炼炉内，熔融后加入净化剂，多次静置打渣，最终使合金母液中各成分均匀分布，其al、o、n各自含量在10ppm以下；所述净化剂由55％二氧化硅、35％氧化钙、10％铁鳞组成；(2)将熔炼炉内合金母液导入中间包内，采用塞杆进行水口密封，静置30min左右，使母液温度均匀；(3)然后抬起塞杆，母液进入喷嘴包内，经过喷嘴射到高速旋转的冷却辊上(采用水冷铜辊)，使合金母液以106～107℃/sec的速度冷却并成型，得到非晶合金带材，其中，喷铸压力1.2mpa左右，冷却辊线速度25m/s，喷带温度为1435℃左右；喷嘴缝宽度为100微米；喷嘴前沿与其正下方的冷却辊间距50微米，喷嘴后沿与其正下方的冷却辊间距150微米；冷却辊粗糙度ra为0.5微米；(4)将非晶合金带材装入热处理炉内，通入流量为20m3/h的惰性保护气体如n2，在375℃下保温3h。表1(单位：％)nisibmnsnfe实施例17.58.21.51.72.080.4实施例259.32.61.31.680.2实施例32.510.53.81.01.380.9实施例45.510.53.81.11.477.7实施例558.92.41.31.680.8实施例62.59.32.61.01.683对比例12.611.23.81.21.879.4对比例21.59.32.61.12.083.5对比例32.510.13.50.71.581.7对比例45.510.33.61.12.577对比例1～4：制备方法同实施例1～6，各原料元素质量百分比如表1所示。对比例5：采用公开号为cn104131243a的中国发明专利中的方法制备铁基非晶合金。对比例6：将实施例4制备方法中步骤(5)的热处理方式替换为：在450℃下保温1h。其他各步骤及各原料元素质量百分比与实施例4相同。对比例7：将实施例4制备方法中步骤(5)的热处理方式替换为：在330℃下保温4h。其他各步骤及各原料元素质量百分比与实施例4相同。测试例1：软磁性能测试按gb/t19346.1的规定对各实施例和对比例制备的非晶合金的软磁性能进行测试，测试数据如表2所示。测试例2：韧性测试采用平板弯曲法测量退火后的非晶合金带材的韧性，该方法将厚度为t的非晶合金带材样品置于两平行板之间，缩小平板间距，使带材弯曲，当板间距为d时，带材断裂，则非晶合金的韧性用断裂应变εf来表示：εf＝t/(d-t)，其中，当εf＝1时，非晶合金带材完全表现为韧性，即对折180°不断裂。韧性测试数据如表2所示。表1和表2可以看到，si、b和ni三者对产品的磁性能影响较大，其中，si和b均可以提高纳米晶合金的非晶形成能力，si和b的含量越高，产品的磁性越好，二者之间起协同作用；但是随着si和b含量的增加，非晶合金具有的共价键数量上升，共价键呈各向异性，不利于受到外部应力时非晶合金内部的原子的滑移，从而会降低非晶合金带材的韧性，因此si和b的用量需要控制在一定范围内；在一定范围内，ni的用量与si、b的含量在互补的情况下可以保持产品磁性较好，此外，增加ni、mn的含量有利于提高非晶合金带材的韧性，这可能是由于ni、mn与金属原子fe的原子大小接近，原子之间的匹配度高，原子之间不易出现密堆，从而使得阻止裂纹扩展的障碍中心增多的缘故；适量sn的加入可以抑制非晶合金表面发生晶化，减少非晶合金表面裂纹的产生。退火工艺对产品磁性能和韧性有一定影响，由表1和表2可以看到，虽然非晶合金带材在高温下结构驰豫可以更充分释放内应力，提高产品的软磁性能，但是经高温退火(对比例6)后的非晶合金带材在受到外部作用力时，带材内部没有足够的空间使原子发生滑移，导致对断裂源处的裂纹扩展的阻止作用降低，从而大幅降低其塑性变形能力；但是在更低温度更长时间(对比例7)下对带材进行退火处理，并不能提高其韧性，而且还会影响带材的软磁性能。可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。当前第1页12