专利名称：：一种具有高饱和磁感应强度及良好韧性的铁基非晶软磁合金的制作方法一种具有高饱和磁感应M及良好韧性的铁基非晶软磁合金背景领域本发明涉及一种非晶态合金，具体为一种具有高饱和磁感应强度良好韧性的铁基非晶软磁合金。
背景技术：
：与相应的晶体合金比较，非晶合顿常具有优异的性能，如高3雖、高硬度、高弹性等。非晶合金的优良性能是由期虫特的原子结构决定的，即短程有序，份呈游。铁基非晶薄带有靴异的软磁性能，较低的矫顽力，成本较Co基、Fe-Ni基非晶合金低，是取代硅钢片用于电力，器的理想材料。1967年P.Du-wez率先开发出Fe-P-C系非晶软磁合金,掀起了一个研发热潮。上1^己八十和九传代，先后出现了FeslSi3.5B13.5C2，Fe-M-Si-Cu-B(M=Nb，Cr，V，Mo，Zr，W)，Fe-M-B(M=Zr，Hf,Nb,Si),Fe-Al-Ga-P-C-B-Si等一系列非晶软磁合金。但是^合^B^的Nb、W等元素价格昂贵，熔融合^f占度大，流动性差，同时，Fe基非晶软磁合她和磁感应5艘相对硅钢还较低，合金不具有良好的韧性。因此，开发出原料价樹氐廉、韧性好、具有高饱和磁感应3破的铁超陣晶软磁合金有着重要的实际应用价值。
发明内容本发明的目的之一在于提供一种铁非晶态软磁合金，该合金不但饱和磁感应3破高、熔融合金流动舰、韧舰，而且价格低廉。该合金成分的表达式为(原子个数％):FeaBbCcSidAle其中a的原子百分比含量为77~83,b的原子百分比含量为713，c的原子百分比含量为36，d的原子百分比含量为47，e的原子百分比含量为14，且afb+c4d+e=100。优选FegoBKASi4A1,或者Fe80B10C5Si3.sAli.5。本发明的另一个目的在于麟一种制备该铁基非晶态软磁合金的方法，该方法由以下制备步骤完成步骤一、称取原料按所需原子个数计算出与之相应的原料，并称量；其中硼元素是通过业硼铁(成分如表1示)添加，其他各元素鹏均为工业级；表1所用工业硼,含元素皿量百分比<table><row><column>元素</column><column>Fe</column><column>B</column><column>Al</column><column>Si</column><column>P</column><column>S</column><column>c</column></row><row><column>质量%</column><column>81.64</column><column>17.49</column><column>0.035</column><column>0.77</column><column>0.02</column><column>0.002</column><column>0.04</column></row><table>步骤二、熔炼制Fe-B-C-Si-Al母合金将步骤一称得的所需原料^A真空冶炼炉中，调节抽真空度至5Xl(T3pa,充入0，05MPa氩气旨气体；调节电流15-25A、熔炼aS1000-1600°C;熔炼时间5-10min,随炉M后取出Fe>B>C-Si-Al母合金；步骤三、制Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄带将步骤二制得的母合金j^A快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5X10—3pa，充入氩气微气体，氩气压力为0.05MPa;调节电流2-10A、感应驗900-1IOO'C;熔炼时间2-5min后喷射至一个高速旋转的铜辊上，形成具有稳定形状的熔池，然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即制得Fe"B-C-Si-Al非晶合金薄带。除非另有所指，本文所用的以下简称的含义分别为-VSM:振动样品磁强计(vibratingsamplemagn改ometer);T皿非晶态合金薄带临界厚度；Tx:结晶温度；Tc:居里温度Bs:饱和磁感应强度；He:矫顽力。将制得的Fe－B－C-Si-Al非晶合会薄带截取15-25毫克，测试饱和磁感应强度材料的饱和磁感应强度采用VSM设备测试。该铁基非晶合金系具有高的顿P磁化强度1.38-1.76T。表2示出了鹏恪的部分非晶絲錢带的热力学性质及其磁性能。本发明的铁基非晶絲佥薄'带的临界厚度Tmax>55μm,居里温度Tc>640K,晶化温度Tx>745K,所述合金具有良好的韧性，能够实现180度弯折而不断裂，同时原料价格低廉，熔融合金的流动性好，易于生产，可广泛用于电力变压器、互感器等领域.表2所制备的部分非晶态合金薄带的热力争性质及磁性能<table><row><column>合金</column><column>Tmax/μm</column><column>Tc/K</column><column>Tx/K</column><column>Bs/T</column><column>Hc/Am-1</column></row><row><column></column><column>Fe80Bloc5si45A10.5</column><column>64</column><column>662</column><column>778</column><column>1.64</column><column>25</column></row><row><column></column><column>Fe80B10C5Si4Ali</column><column>72</column><column>650</column><column>766</column><column>1.76</column><column>25</column></row><row><column></column><column>FegoBwCsSi3.5Al1.5</column><column>63</column><column>645</column><column>757</column><column>1.72</column><column>26</column></row><row><column></column><column>Fe80B10C5Si3Al2</column><column>55</column><column>640</column><column>745</column><column>1.60</column><column>23</column></row><row><column></column><column>Fe77B13C3Si4Al3</column><column>68</column><column>666</column><column>781</column><column>1.38</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe83B7C6Si3Al1</column><column>56</column><column>657</column><column>774</column><column>1.45</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe79B10C5Si4Al1</column><column>79</column><column>660</column><column>778</column><column>1.42</column><column></column></row><row><column></column><column>Fe78B1oC5Si3.5Ali.5</column><column>82</column><column>663</column><column>780</column><column>1.42</column><column></column></row><table>下面aa实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明不仅限于这些实施例。实施例1:制备FegoBKASLtM非晶合金薄带步骤一按FegoBKASi4Al1化学成分配比进行配料。按照FesoBKASi4Al1的化学成分，分别称取纯度为99.9%的铁16.597克，離为99.9%的碳0.252克，纯度为99.9%的硅0.471克，離为99.9%的铝0.113克和成分如表1所示的，硼铁2.590克。步骤二制Fe80BKASi4Al1母合金将步骤一的配料真空冶炼炉中；调节抽真空度至5X10-3Pa，然后充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流20A，熔炼温度1200'C;熔炼时间5min后随炉冷却后取出；步骤三制Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄带将步骤二制得的Fe80B1oC5Si4A1,母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空赶5Xl0-3Pa,然后充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流鹏2-10A，感应鹏850'C;熔炼时间2min后喷射至一个高速旋转的铜ai:，形成具有稳定的熔瓶然后依靠铜辊的,热传导急冷凝固即制得Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄带。该Fe80B1oC5Si4A1,合金具有72um的临界厚度；将制得的Fe80B1oC5Si4A1非晶合金薄带截取20毫克，测鄉敏性能，饱和磁感应3破为1.76T，其它性能如表2所示。实施例2:制备Fe80B1oC5Si3.5A1.5非晶合金薄带步骤一按Fe80B1oC5Si3.5A1.5化学成分配比进行配料。按照Fe80B1oC5Si3.5A1.5的化学成分，分别称取纯度为99.9%的铁16.599克，纯度为99.9%的碳0.252克，纯度为99.9%的硅0.412克，纯度为99.9%的铝0.170克和成分如表1所示的工业硼铁2.590克。步骤二制Fe80B1oC5Si3.5A1.5母合金将步骤一的配料放入真空冶炼炉中；调节抽真空度至5X10-3pa，然后充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流20A，熔炼,1200C;熔炼时间5min后随炉冷却后取出；步骤三:制Fe80B1oC5Si3.5A1.5非晶合金薄带将步骤二制得的FesoBu)C5Si3.5AlL5母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5X10—3pa，然后充入A0.05MPa氩气保护气体；调节电流温度2-10A，感应温度850'C;熔炼时间2min后喷射至一个高速旋转的铜辊,形成具有稳定形状的熔瓶然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即诺勝FegoBKAS3.5Al15非晶合金薄带。该Fe8oB10C5Si3.5M.5合金具有63》m的临界厚度;将制得的FesoBKAS^sAl"非晶合金薄带截取20毫克，测鄉磁性能，饱和磁感应强度为1.72T,其它性能如表2所示。实施例3:制备FesoBnASksAlas非晶合金薄带步骤一按Fe8oB10C5Si4.5Alo.5化学成分配比进行配料。按照Fe80B10C5Si4.5Alo.5的化学成分，分别称取纯度为99.9%的铁16.595克，纯度为99.9%的碳0.251克，纯度为99.9%的硅0.529克，纯度为99.9%的铝0.056克和成分如表l所示的工业硼铁2.590克。步骤二制FegoBK)C5Si4.5Alo.5母合金将步骤一的配料放入真空冶炼炉中；调节抽真空輕5X10'3pa，然后充入0.05MPa氩气做气体；调节电流20A，熔炼，1200℃熔炼时间5min后随炉冷却后取出；步骤三制Fe8必K)C5Si4.5Al0.5非晶合金薄带将步骤二制得的FegAoC5Si4.5Alo.5母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5Xl(T3Pa，然后充入0.05MPa氩气旨气体；调节电流Mjg2-10A，感应MJt850°C;熔炼时间2min后喷射至一个高速旋转的铜$1±，形成具有稳定,的'm然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即制得FesoBH)C5Si4.5Alo.5非晶合金薄带o该Fe8oBuASi4.sAlo.5合金具有64um的临界厚度;将制得的FegoBK)C5Sk5Alo.5非晶合金薄带繊20毫克，测鄉磁性能，饱和磁感应3破为1.64T,其它性能如表2所示。实施例4:制备Fe77B13C3Si4Al3非晶合金薄带步骤一按Fe77BuC3Si4Al3化学成分配比进行配料。按照Fe77B13C3Si4Al3的化学成分，分别称取纯度为99.9%的铁14.974克,纯度为99.9%的碳0.154克，纯度为99.9%的硅0.481克，纯度为99.9%的铝0.347克和成分如表1所示的工业硼铁3.442克。步骤二制Fe77B13C3Si4Al3母合金将步骤一的配料放入真空冶炼炉中；调节抽真空度至5X(10)-3pa，然后充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流20A，熔炼温度1200℃;熔炼时间5min后随炉冷却后取出；步骤三:制Fe77B13C3Si4Al3非晶合金薄带将步骤二制得的Fe77B13C3Si4Al3母合放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5X(10)-3Pa，然后充入0.05MPa氩气保护气体调节电流M2-10A,感应,850℃;熔炼时间2min后喷射至一个高速旋转的铜辊上:，形成有稳定形状的熔瓶然后依靠铜辊的,热传导急冷凝固即制得Fe77B13C3Si4Al3非晶合会薄带。该Fe77B13C3Si4Al3合金具有68μm的临界厚度；将制得的Fe77BBC3Si4Al3非晶合会薄带截取20毫克，测鄉磁性能，饱和磁感应强度为1.38T,其它性能如表2所示。实施例5:制备FessB7CeSisM非晶合会薄带步骤一按Fe83B7C6Si3M化学成分配比进行配料。按照Fe83B7C6Si3Al1的化学成分，分别称取纯度为99.9%的铁17.500克，纯度为99.9%的碳0.294克，離为99.9%的硅0.344克，離为99.9%的铝0.110克和成分如表1戶标的工业硼铁1.767克。步骤二制Fe83B7CeSi3Al1母合金将步骤一的配料放入真空冶炼炉中；调节抽真空度至5X(10)-3Pa，然后充入0.05MPa氩气保护气体调节电流20A,熔炼温度1200℃;熔炼时间5min后随炉冷却后取出；步骤三制Fe83B7C6Si3Al1非晶合金薄带将步Sn制得的FegsB^fiSisM母合金^A^I凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5X10勺a，然后充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流MS2-10A，感应M850-C:熔炼时间2min后喷射至一个高，转的铜lluh，形成具有稳定的熔瓶然后依靠铜辊的，热传导急冷凝固即制得Fes3B7C6Si3M非晶合金薄带。该Fe^BTQSijM合金具有56nm的临界厚度将制得的Feg3B7C6Si3M非晶合佥薄带截取20毫克，测试其磁性能，饱和磁感应3贼为1.45T,其它性能如表2所示。权利要求1、一种具有高饱和磁感应强度及良好韧性的铁基非晶态软磁合金，其特征在于合金成分按照原子个数百分比计，其表达式为FeaBbCcSidAle，其中a的原子百分比含量为77～83，b的原子百分比含量为7～13，c的原子百分比含量为3～6，d的原子百分比含量为4～7，e的原子百分比含量为1～4，且a+b+c+d+e＝100。2、如权利要求1所述的铁基非晶态软磁合金，其特征在于Fe犯Bu)C5Si4Ah或者Fe8。BioC5Si3.5Ah.5。3、如权利要求1所述的铁基非晶态软磁合金的制备方法，其特征在于由以下制备步骤完成步骤一、称取原料按所需原子个数计算出与之相应的原料，并称量；步骤二、熔炼制Fe-B-C-Si-Al母合金将步骤一称得的所需原料放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至5X10-Spa，充入0.05MPa氩气保护气体；调节电流15-25A、烙炼温度1000-1600'C、熔炼时间5-10min，随炉冷却后取出Fe-B-C-Si-Al母合金；步骤三、制Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄带将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节真空度至5Xl(r3Pa,充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa、调节电流2-10A、感应温度900-1IOO'C;熔炼时间2-5min后喷射至一个高速旋转的铜辊上，形成具有稳定形状的熔池，然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即制得Fe-B-C-Si-Al非晶合金薄带。全文摘要本发明涉及一种非晶态合金，具体为一种具有高饱和磁感应强度及良好韧性的铁基非晶软磁合金。该合金的具体化学成分按原子比为Fe<sub>a</sub>B<sub>b</sub>C<sub>c</sub>Si<sub>d</sub>Al<sub>e</sub>，其中a的原子百分比含量为77～83，b的原子百分比含量为7～13，c的原子百分比含量为3～6，d的原子百分比含量为4～7，e的原子百分比含量为1～4，且a+b+c+d+e＝100。特别在成分为Fe<sub>80</sub>B<sub>10</sub>C<sub>5</sub>Si<sub>4</sub>Al<sub>1</sub>或者Fe<sub>80</sub>B<sub>10</sub>C<sub>5</sub>Si<sub>3.5</sub>Al<sub>1.5</sub>时，合金成分为最优。本合金原料采用廉价工业纯铁、纯硅、纯碳、纯铝及工业硼铁，合金具有高的饱和磁感应强度及出色的软磁性能，同时具有良好的韧性。同时该材料还具有合金成分设计简单，薄带表面光洁度高，适用范围广泛等优点。文档编号H01F1/153GK101206943SQ20071017756公开日2008年6月25日申请日期2007年11月16日优先权日2007年11月16日发明者涛张,王向轲,逄淑杰,马朝利申请人:北京航空航天大学