专利名称：一种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，具体涉及ー种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料及其制备方法。
背景技术：
ZL201080004519. 7公开了 ー种软磁性合金薄带，该合金薄带具有由FelOO-x-y-zAxByXz (A 为 Cu 和 / 或 Au，X 为选自 Si、S、C、P、Al、Ge、Ga 和 Be 中的至少ー种元素，x、y和z分别为以原子％计满足O < X≤5、10≤y≤22、1≤z≤10和x+y+z ≤25的条件的数)表示的组成，具有平均粒径为60nm以下的微细晶粒以50%以上的体积分率分散的母相，表面形成的氧化被膜的B浓度比母相的平均B浓度低。该申请文件还公开了制造软磁性合金薄带的方法(I)通过将具有上述组成的合金的熔液喷出到旋转的冷却辊上而急冷，形成具有在非晶相中平均粒径30nm以下的微细结晶核以大于0%且小于30%的体积分率分散的母相的初始微结晶合金薄帯，(2)对上述初始微结晶合金薄带在具有6 18%的氧浓度的气氛中实施热处理。该软磁性Fe基合金薄带具有I. 7T以上的高饱和磁通密度和低顽磁力，但是需要在具有6 18%的氧浓度的气氛中实施热处理制备エ艺复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供ー种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料，该薄带合金材料具有高饱和磁通密度。本发明的另一目的是提供ー种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料的制备方法，该制备方法エ艺简单，无需具有6 18%的氧浓度的气氛中实施热处理，生产成本低，适于エ业
化生产。本发明提供ー种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料，各成分的重量百分含量为Gd4% 7%，Mn 3% 5%，Ni 1% 3%，Al 2% 4%，Zn 0.5% 0.9%, Pd 0.01% O. 05%, Ho O. 01% O. 05%，Ge O. 01% O. 05%，其余为 Fe。该合金材料的组织特点为亚微晶，晶粒尺寸为150_250nm。本发明还提供一种制备铁基亚微晶软磁性薄带合金材料的方法，包括如下步骤
(1)按照合金成分进行配料，原料Mn、Ni、Al、Zn、Pd、Ho、Ge、Fe的纯度均大于99. 9%, Gd以铁钆合金的方式加入，所述铁钆合金中Gd的重量百分数为35% ；
(2)将配好的料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1530-1550°C，浇注冷却后得母合金；(3)将重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉的转轮轮缘之下2-4mm处，所述重熔管式坩埚内放置ー个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内壁的间隙为O. 5-0. 9mm，所述母合金置于耐火柱塞顶部、1510-1530°C重熔，形成的合金液被真空感应成型炉的转轮轮缘拖拽形成薄带；
(4)将所述薄带在氮气炉中加热到180-200°C，保温2-3小时；然后升温至350_380°C，保温1-1. 5小时，即得到所述铁基亚微晶软磁性薄带合金材料。步骤(3)所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26 29m/s,所得薄带的厚度为200-350 u 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Ho、Gd和Pd都可提高非晶形成能力。成分中添加的Mn提高非晶相的居里温度。成份中的Ho、Mn、Gd和Pd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。A1、N i和Zn为晶形核提供位置，促进形核。Pd和Ho是亚微晶合金形成的关键元素，在亚微晶形成过程中抑制晶粒的长大，降低了晶粒尺寸。Pd、Al、Zn和Ho共同作用， 保证了亚微晶的形成但限制了其长大。N i、Al和Zn具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高。成份中添加的Gd元素是良好的铁磁性元素，使合金材料具有软磁性能。Al、Gd、Zn和Ni结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的磁通密度。本发明合金在凝固中，采用快速冷却方式(即高速旋转的转轮轮缘拖拽形成薄带的过程)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。本发明的合金性能见表I。本发明薄带合金材料的制备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。制备过程中不需要在具有6 18%的氧浓度的气氛中实施热处理，使得该合金制备工艺简便，过程简单，成本降低，非常便于工业化生产。
图I是本发明薄带合金材料I的金相组织图。由图I的组织图显示，该薄带合金材料的组织致密均匀。
具体实施例方式实施例一铁基亚微晶软磁性薄带合金材料 配方I
成分及其重量百分比如下Gd 4% ,Mn 3%，Ni 1% , Al 2%,Zn 0. 5% , Pd 0. 01%,Ho 0. 01%, Ge 0.01%，其余为 Fe。配方2
成分及其重量百分比如下Gd 7% ,Mn 5%,Ni 3% , Al 4%,Zn 0. 9% , Pd 0. 05%,Ho 0. 05%, Ge 0.05%，其余为 Fe。配方3
成分及其重量百分比如下Gd 5% ,Mn 4%,Ni 2% , Al 3%,Zn 0. 7% , Pd 0. 04%,Ho 0. 04%, Ge 0.03%，其余为 Fe。配方4成分及其重量百分比如下Gd 2% ,Mn 2%, Ni 0.5% , Al 1%, Zn 0.3% , Pd
0.005%, Ho 0. 005%, Ge 0. 005%，其余为 Fe。配方5
成分及其重量百分比如下Gd 8% ,Mn 7%,Ni 4% , Al 5%,Zn 1% , Pd 0. 07%,Ho
0.06%, Ge 0.06%，其余为 Fe。其中配方4和5为对比配方。实施例2铁基亚微晶软磁性薄带合金材料的制备方法 实施例I中的五种配方均可采用下述方法制备
法一
按照合金成分进行配料，原料Mn、Ni、Al、Zn、Pd、Ho、Ge、Fe的纯度均大于99. 9%，Gd以铁钆合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分数为35% ；
将各配方配好的料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为15 4 (TC，浇注冷却后得母合
金；
将重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉的转轮轮缘之下3_处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内壁的间隙为0. 7mm，所述母合金置于耐火柱塞顶部、1520°C重熔，形成的合金液膨胀溢出后被高速旋转的转轮轮缘拖拽形成薄带，所述转轮轮缘位于转轮边部、呈圆弧形；所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为28m/s，所得薄带的厚度为275 u m,宽度为4 mm。将所述薄带在氮气炉中加热到1901，保温2.5小时；然后升温至365°C，保温
1.25小时，即得到所述铁基亚微晶软磁性薄带合金材料。实施例I中的五种配方，分别得到薄带合金材料1-5。测试性能见下表。表I合金材料的饱和磁通密度表
权利要求
1.ー种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料，其特征是该合金材料各成分的重量百分含量为Gd 4% 7% ,Mn 3% 5%,Ni 1% 3%，Al 2% 4%，Zn O. 5% O. 9%，PdO.01% O. 05%，Ho O. 01% O. 05%，Ge O. 01% O. 05%，其余为 Fe。
2.ー种制备权利要求I所述铁基亚微晶软磁性薄带合金材料的方法，其特征在于包括如下步骤 (1)按照合金成分进行配料，原料Mn、Ni、Al、Zn、Pd、Ho、Ge、Fe的纯度均大于99. 9%, Gd以铁钆合金的方式加入，所述铁钆合金中Gd的重量百分数为35% ； (2)将配好的料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1530-1550°C，浇注冷却后得母合金； (3)将重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉的转轮轮缘之下2-4mm处，所述重熔管式坩埚内放置ー个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和重熔管式坩埚内壁的间隙为O. 5-0. 9mm，所述母合金置于耐火柱塞顶部、1510-1530°C重熔，形成的合金液被真空感应成型炉转轮轮缘拖拽形成薄带； (4)将所述薄带在氮气炉中加热到180-200°C，保温2-3小时；然后升温至350_380°C，保温1-1. 5小吋，即得到所述铁基亚微晶软磁性薄带合金材料。
3.根据权利要求2所述制备铁基亚微晶软磁性薄带合金材料的方法，其特征在于步骤(3)所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26 29m/s，所得薄带的厚度为200-350 μ m,宽度为 3-5 mm。
全文摘要
本发明提供一种铁基亚微晶软磁性薄带合金材料及其制备方法，属于金属材料技术领域。该合金材料各成分的重量百分含量为Gd4％～7％,Mn3％～5％，Ni1％～3％,Al2％～4％，Zn0.5％～0.9％,Pd0.01％～0.05％，Ho0.01％～0.05％，Ge0.01％～0.05％，其余为Fe。本发明制备方法包括配料；将原料放入真空感应炉中1530-1550℃熔炼，得到母合金，然后1510-1530℃重熔；制备合金薄带；然后在氮气炉中加热到180-200℃保温2-3小时后在350-380℃保温1-1.5小时后，即得到铁基亚微晶软磁性薄带合金材料。本发明制备的铁基亚微晶软磁性薄带合金材料具有高饱和磁通密度。
文档编号H01F1/147GK102832007SQ201210348450
公开日2012年12月19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, 张咏, 邱奕婷, 郑泽昌, 陆阳平, 刘光宇, 林莹莹, 张金花 申请人:山西三益强磁业有限公司