一种铁基非晶软磁合金及应用的制作方法

本发明属于非晶合金技术领域，具体涉及一种铁基非晶软磁合金及应用。

背景技术：

非晶材料具有优异的软磁性能，例如较高的磁饱和感应强度和磁导率，较低的矫顽力和损耗等。目前已实现大规模生产化的1k101非晶条带为典型的非晶合金，具有优异的软磁性能，但磁饱和强度bs仅为1.56t，而硅钢的磁饱和强度可达2t，因此与传统硅钢相比，目前的铁基非晶材料在某些方面的性能仍明显存在较大差距。大量研究员尝试通过降低非铁磁性元素含量或者加入铁磁性元素等方法来提高非晶合金的磁饱和感应强度等软磁性能，但是非晶材料中铁含量达到一定的值之后，非晶形成能力就会大幅下降，无法保证其非晶形成能力，且无法确保晶化后形成的晶粒大小在纳米级进而提高其软磁性能；另外，钴元素的添加除了增加铁基非晶材料退火后的矫顽力之外，还大大地增加了成本。

在授权公告号为cn102509603b的专利中公开了fe75si3b14.5cr4hf3.5合金，其退火后的磁饱和感应强度为1.48t，矫顽力为1.3a/m，但是该合金含有hf元素，增加了生产成本，且磁饱和感应强度明显低于1k101。

在专利号为cn106756643a的专利中公开了一种纳米晶合金fesibpcuc，因为它含有易挥发元素p，在熔炼过程中易烧损而造成成分偏差，且纳米晶合金退火温度高，制备工艺比非晶合金繁琐。

在专利号为us4226619的专利中公开了一种febc合金，其退火后的磁饱和感应强度达到了1.7t，但是其矫顽力过大，且合金带材具有较大的脆性，不利于实现大规模工业化生产。

另外，metglass2605fe67co18b14si1合金具有1.75t的磁饱和感应强度，但是它含有钴元素，极大地增加了生产成本，不利于非晶合金大规模生产和应用。

当前，开发新型的具有优异综合磁性能且能够实现大规模生产的铁基非晶软磁合金不仅对工业生产具有指导意义，且能够在一定程度上促进新一轮的产业技术革命。近几年随着非晶软磁材料的发展，非晶软磁材料已广泛应用于手机等零部件中，而新款手机的发布，也将促进更多研究人员对非晶软磁合金的研究。综上所述，非晶软磁合金在工业和生活中都具有广泛的应用价值。因此，开发出综合性能更为优异的新型非晶软磁合金具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明要解决传统铁基非晶软磁合金综合性能较差等问题，为了解决上述问题，本发明提供一种铁基非晶软磁合金，它具有优异的综合软磁性能且其成型性好、制备工艺简单、生产成本低廉。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种铁基非晶软磁合金，它的合金表达式为feasibbccudce，合金表达式中a、b、c、d和e分别表示各组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为76～81，b为8～11，c为9～13，d为0~1.5，e为0～1.5，a+b+c+d+e=100。

如上所述的铁基非晶软磁合金，合金表达式中a为77～80，b为9～10，c为9～12，d为0~1.4，e为0～1.4。

如上所述的铁基非晶软磁合金，合金表达式中a为78～79，b为9～10，c为10～11，d为0~1.3，e为0～1.3。

作为示例：

合金表达式中a为79，b为9.522，c为11.178，d为0.3，e为0。

合金表达式中a为79，b为9.43，c为11.07，d为0.5，e为0。

合金表达式中a为78.7，b为9.2，c为10.8，d为1，e为0.3。

合金表达式中a为78，b为9.2，c为10.8，d为1，e为1。

如上所述的铁基非晶软磁合金的应用，其应用于变压器、饱和电抗器、滤波电感器等领域。

si和b属于类金属元素，与fe元素有较大的原子半径差，在铁基非晶软磁合金中，b能使非晶基体稳定，阻止晶粒长大，提高非晶形成能力；si能使磁致伸缩系数降低，居里点升高，提高热稳定性。

由于cu和fe正混合焓的存在使铁基非晶容易发生相分离，铜团簇为α-fe提供形核质点，可以使铁基非晶合金的两个晶化峰发生分离，保证了其退火过程的安全。

本发明通过在传统的铁基非晶1k101基础上添加微量的cu元素和c元素，利用cu元素为α-fe提供形核质点来促进铁基非晶的异质形核提高其软磁性能，同时微量c元素能够保证合金体系的非晶形成能力，且cu元素和c元素在工业应用中较为广泛、成本低廉。

结合上述，本发明与现有同类技术相比显著的优势体现在：

1.本发明成分中含有对提高铁基非晶软磁合金综合性能有利的cu元素和c元素，不含有co、ni等价格较贵的铁磁性元素，且本发明制备过程中可应用工业原料，无需使用昂贵的高纯原料，降低了铁基非晶软磁合金的生产成本；

2.本发明铁基非晶软磁合金具有良好的非晶形成能力，合金带材成型容易，其制备工艺简单，有利于实现大规模工业化生产。

3.本发明铁基非晶软磁合金具有优异的综合性能，在一定程度上为工业上生产性能更为优异的非晶带材提供了指导意义。

综上所述，本发明铁基非晶软磁合金具有优异的综合性能，其具有高的饱和磁感应强度bs、高且稳定的有效磁导率μe、低的矫顽力hc和良好的非晶形成能力，合金带材成型性好，易于实现大规模工业化生产。

附图说明

图1为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金的xrd图；图中横坐标为扫描角度，纵坐标为强度；

图2为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金的dsc图；图中横坐标为温度，纵坐标为放热量；

图3为部分实施例和对比例1中铁基非晶软磁合金退火前的vsm的局部放大图；图中横坐标为磁场强度，纵坐标为磁饱和感应强度；

图4为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金退火前的磁饱和感应强度变化图；图中横坐标为成分符号，纵坐标为磁饱和感应强度；

图5为部分实施例和对比例1中铁基非晶软磁合金去应力退火后的在不同外加频率下的磁导率图；图中横坐标为频率，纵坐标为有效磁导率；

图6为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金去应力退火后的磁导率变化图；图中横坐标为成分符号，纵坐标为有效磁导率；

图7为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金去应力退火后的矫顽力变化图；图中横坐标为成分符号，纵坐标为矫顽力；

图8为实施例7和实例8中铁基非晶软磁合金退火前后的vsm对比图；图中横坐标为磁场强度，纵坐标为磁饱和感应强度；

图9为对比例2中铁基非晶软磁合金的xrd图；图中横坐标为扫描角度，纵坐标为强度；

图10为对比例2中铁基非晶软磁合金的dsc图；图中横坐标为温度，纵坐标为放热量；

图11为对比例2中铁基非晶软磁合金退火后的vsm图；图中横坐标为磁场强度，纵坐标为磁饱和感应强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

一种铁基非晶软磁合金，合金表达式为fe79si9.522b11.178cu0.3，记作h-1；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si和feb；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例2

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe79si9.43b11.07cu0.5，记作h-2；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si和feb；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到5.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到5.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例3

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe79si9.34b10.96cu0.7，记作h-3；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si和feb；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到4.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例4

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe79si9.2b10.8cu1，记作h-4；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si和feb；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到3.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到3.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例5

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe78.9si9.2b10.8cu1c0.1，记作h-5；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb和fec；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例6

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe78.7si9.2b10.8cu1c0.3，记作h-6；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb和fec；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到5.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到5.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例7

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe78.3si9.2b10.8cu1c0.7，记作h-7；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb和fec；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到4.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到4.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例8

一种铁基非晶软磁合金,合金表达式为fe78si9.2b10.8cu1c1，记作h-8；作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb和fec；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到3.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到3.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

对比例1

一种铁基非晶软磁合金，合金表达式为fe78.5si9.2b10.8cu1c0.5，记作d。作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec和含量为99.99wt%的cu，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb和fec；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，1min后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

实施例1～8和对比例1中的铁基非晶软磁合金条带的性能测试与分析：

将上述实施例1～8和对比例中的铁基软磁合金薄带分别粘贴在经酒精清洗并干燥后的载玻片上，放入仪器型号为ultimaⅳ的xrd设备中进行测试。采用cu钯和kɑ射线，扫描范围为20°到90°，扫描速度为4°/min。采用差示扫描量热法（dsc）测定样品的放热曲线，所使用的仪器型号为netzschsta，升温速率为20k/min。通过以上测试得到铁基非晶软磁合金的xrd和dsc曲线，其xrd曲线如图1所示，其dsc曲线如图2所示，由图1可见上述实施例中xrd图谱中只在衍射角为45°左右出现了一个宽大的衍射峰，说明铁基非晶软磁合金均为非晶态，这表明该铁基非晶软磁合金具有良好的非晶形成能力。由图2可知，其实施例中合金晶化温度为420～470℃，实施例中合金晶化温度较高，表明本发明铁基非晶软磁合金具有良好的热稳定性。

将实施例1～8和对比例1中制备的铁基非晶软磁合金条带装入石英管中，进行抽真空，当真空度为2.0×10^-3pa时，放入箱式炉中进行去应力退火处理，退火温度为第一个晶化峰温度前100℃，保温时间10min。退火处理完成后，使用型号为7410的振动样品磁强计(vsm)测定退火后铁基非晶软磁合金条带的饱和磁感应强度，另外需测试退火前的铁基非晶软磁合金条带的饱和磁感应强度以作比较。图3为部分实施例和对比例1中铁基非晶软磁合金退火前的vsm放大图，由图3可见，图中的铁基非晶软磁合金退火前的饱和磁感应强度与1k101退火后磁饱和感应强度相差不大，退火后的1k101磁饱和感应强度为1.56t。图4为实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金退火前的磁饱和变化图，由图4可见，一定量的铜和碳能够提高其磁饱和，但是铜和碳含量较高时会导致软磁性能的恶化。使用型号为4294a的阻抗分析仪测试退火试样在不同外加频率下的有效磁导率μe，图5为实施例和对比例1中铁基非晶软磁合金在不同外加频率下的有效磁导率图，由图5可见，本发明铁基非晶软磁合金在频率为1k-10khz时表现较好的稳定性，且其有效磁导率明显高于对比例的有效磁导率。图6为部分实施例和对比例1中铁基非晶软磁合金的磁导率变化图，由图6可见，尽管随着铜含量的增加，磁导率呈现降低的趋势，但是本发明中加入适量的碳元素提高了合金的磁导率，另外本发明实施例中c含量为0.3时，其磁导率最高。使用型号为bhs-40的直流磁滞回线测量仪测定退火试样的矫顽力hc，图7为实施例和对比例1中的铁基非晶软磁合金的矫顽力变化图，由图7可见，上述实施例中铁基非晶软磁合金矫顽力最低仅为5.7a·m^-1，矫顽力越低，磁滞回线越狭长，其包围的面积越小，磁滞损耗越小。图8为实施例7和实施例8中铁基非晶软磁合金退火前后磁饱和的对比图，结合图3知尽管部分铁基非晶软磁合金退火前磁饱和较低，其磁饱和与工业上1k101退火后磁饱和感应强度相差不大，但是退火后它们的磁饱和感应强度明显优于1k101非晶条带。由于本发明中的铁基非晶软磁合金含有cu元素，在退火过程中cu元素为α-fe提供形核质点，因此在退火过程中可以提高其磁饱和感应强度。

实施例1～8和对比例1中铁基非晶软磁合金的综合性能如下表1所示，由表1知，尽管对比例1中铁基非晶软磁合金的矫顽力较低，但是其磁导率明显低于实施例中的铁基非晶软磁合金。实施例3中的fe79si9.34b10.96cu0.7合金的磁导率明显高于对比例中合金的磁导率，且矫顽力较低。实施例6中的fe78.7si9.2b10.8cu1c0.3合金的磁导率较高，其综合磁性能优异。

表1恒磁导率的铁基非晶软磁合金的综合性能表

对比例2

一种铁基非晶软磁合金，合金表达式为fe87.5si1.78b9..24p0.95cu0.53，记作d。作为更详细的示例，它的制备方法包括如下步骤：

（1）配料：选取含量为99.9wt%的fe、含量为99.99wt%的si、b含量为17.40wt%的feb、c含量为3.5wt%的fec、99.99wt%的cu和24.98wt%的fep，按照上述合金表达式进行配料；在称取原材料之前，通过砂纸或者砂轮机打磨原材料，去除表面的氧化层，打磨完毕后将fe、cu原材料放入盛有无水乙醇的烧杯中，并使用超声波清洗240s，进一步去除材料表面的氧化物碎屑、油污等杂质，然后使用吹风机将其干燥；

（2）熔炼：将称量并处理好的原料放入石英坩埚中，为了减少熔炼过程中原材料的烧损，密度大且熔点低的合金成分放在类金属以及易挥发金属的上面，石英坩埚中放置的原料顺序由上向下依次为cu、fe、si、feb、fec和fep；将盛有原料的石英坩埚放入真空感应熔炼炉腔体的感应线圈内，关闭炉门，首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，关闭机械泵并打开扩散泵直至真空度到6.0×10^-3pa，然后充入0.05mpa的纯度为99.999%的氩气作为保护气体；打开感应加热电源并调节电流为2a进行预热原料，45s后将电流迅速加到8a进行熔炼，当合金完全融化之后将电流降至4a，进行更加均匀的熔炼，熔炼结束后冷却扩散泵，关闭电源；

（3）制备非晶薄带：将熔炼完毕的母合金破碎成小块状，夹取7g母合金放入底部开有0.5mm圆孔的石英管中；将石英管放入真空甩带机的感应线圈中，调整石英管高度直至其位于铜轮正上方1mm处；首先使用机械泵抽真空，当真空度达到6.0×10^-1pa之后，打开扩散泵直至真空抽到6.0×10^-3pa，关闭扩散泵，然后充入0.05mpa纯度为99.999%的氩气，此时石英管内外压差为0.05mpa，开启甩带设备腔体中通有冷却循环水的铜轮，设定铜轮的线速度为40m/s；打开感应加热电源并设定电流值，电流值开始设定为3a，5s后设定为12a，观察石英管中母合金颜色由暗红色转变为亮白色时，此时确定石英管中的母合金完全熔化，利用石英管内外压差将完全熔化的母合金喷射到通有冷却循环水的高速旋转的铜轮上，从而制备出非晶薄带；由于石英管和母合金的热膨胀系数差异较大，感应电流开始设定较小，避免母合金和石英管由于加热产生的变形量相差过大而损坏石英管，当母合金发生颜色变化将要熔化时，加大电流至12a，加快母合金的熔化速度，避免加热时间过长铁基软磁母合金的部分元素与石英管反应导致制备出的非晶条带性能不佳；另外，石英管中的小块状铁基软磁母合金避免过大，否则容易导致石英管在加热过程中破裂；合金熔化后液体的喷射时间避免过长，因为这将导致过热或合金烧损严重而出现成分偏差。

同样依据上述测试方法，对比例2中铁基非晶软磁合金fe87.5si1.78b9..24p0.95cu0.53的xrd曲线如图9所示，其dsc曲线如图10所示，由图9可见对比例2中铁基非晶软磁合金的xrd图谱中只在衍射角为45°左右出现了一个宽大的衍射峰，说明该铁基非晶软磁合金为非晶态。由图10可知，对比例2中合金晶化温度为400℃左右，而实施例中合金晶化温度为420～470℃，实施例中铁基非晶软磁合金合金晶化温度较高，表明本发明铁基非晶软磁合金具有良好的热稳定性。

图11为对比例2中的铁基非晶软磁合金退火后的vsm图，其磁饱和约为1.6t，低于本发明实施例7中铁基非晶软磁合金的磁饱和1.64t。除此之外，合金中含有易挥发元素p，容易造成熔炼过程成分烧损，当铁含量高于83at%时，合金的非晶形成能力下降，与对比例相比，本发明铁基非晶软磁合金的非晶形成能力强，成带性优异。

综上所述，本发明铁基非晶软磁合金具有较高的饱和磁感应强度bs、较高的有效磁导率μe和较低的矫顽力hc。本发明铁基非晶软磁合金经过退火后其综合软磁性能明显优于目前工业生产用的1k101系列铁基非晶条带，且不含有高成本的铁磁性元素，也无需使用高纯原料，生产成本较低，非晶合金条带成型性好，制备工艺简单，非常有利于工业化生产与应用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。