專利名稱：一種新型FeCo基塊體非晶軟磁材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有強玻璃形成能力和優(yōu)異磁性能的新型FeCo基塊體非晶軟磁 材料。
背景技術：
非晶軟磁材料，因其具有高飽和磁感應強度、高磁導率以及低損耗等特點，在電 力、電子等領域已獲得廣泛應用，并被認為是目前市場上綜合磁性能最佳的軟磁材料。而傳 統(tǒng)的非晶軟磁合金多是通過熔體急冷技術獲得的最大厚度大多小于50 m非晶薄帶，成形 加工，生產(chǎn)出的器件(磁放大器，變壓器)磁芯氣隙較大，降低了輸出功率密度，而且工藝復 雜無法制出形狀復雜的器件。 塊體磁性非晶材料，不僅具有帶狀非晶的高飽和磁感應強度、高磁導率以及低損 耗等特點，而且可簡化生產(chǎn)工藝，避免以上所述的帶狀制品所存在的缺陷；1995年，日本的 Inoue小組通過合理的成分設計首次在多組元Fe-Al-Ga-P-C-B體系中獲得了直徑達2mm的 塊體非晶合金，并具有優(yōu)異的軟磁性能；從此，一系列具有良好軟磁特性的鐵基塊體非晶合 金相繼被開發(fā)出來，如Fe-(Co， Ni)-(Zr， Nb， Ta)-(Mo， W)-B， Fe-Co-Ln-B， Fe-B-Si-Nb等合 金體系。 然而，在這些開發(fā)出來的鐵基塊體非晶合金體系中，大多組元復雜(通常5元以 上)，非晶形成范圍窄，玻璃形成能力不強，熱磁性能差，而且對原材料的純度及制備環(huán)境要 求極其苛刻。這無疑增加了非晶合金制備工藝的復雜性和材料成本，不利于商業(yè)化發(fā)展。因 此，有必要開發(fā)具有強非晶形成能力的易于生產(chǎn)的新型塊體非晶軟磁材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在通過合理的成分設計，開發(fā)出一種利用廉價原材料即可生產(chǎn)出具 有強非晶形成能力和優(yōu)異磁性能的新型塊體非晶軟磁材料，該塊體非晶軟磁材料不僅具有 大的飽和磁化強度和較低的矯頑力，優(yōu)異的熱磁性能和較大的過冷液態(tài)區(qū)，而且具有強非 晶形成能力，通過常規(guī)的銅模鑄造法可制備出直徑達到甚至超過5mm塊體非晶合金。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種FeCo基塊體非晶軟磁材料由 Fe、 Co、 B、 Y、 Nb元素組成，其中各元素的原子百分比為Fe41_62%， Co6_27%， B22_24%， Y4-5%， Nb3-5% . 本發(fā)明與現(xiàn)有的鐵基塊體非晶軟磁材料相比，具有以下優(yōu)點 (1)制備本合金的所有原材料采用工業(yè)原料，不含高純度原料，降低了材料成本， 為塊體非晶軟磁材料工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能。 (2)本合金具有強的非晶形成能力和具有大的過冷液態(tài)區(qū)(ATx最大達117K)，采 用銅模鑄造法可以制備出臨界尺寸不小于小5mm的FeCo基塊體非晶軟磁材料合金。
(3)本合金具有優(yōu)異的軟磁性能，飽和磁化強度值達Ms = 103emu/g，矯頑力低至 He = 0. 740e，居里溫度達到538K。


圖1為本發(fā)明所獲得直徑為5mm鑄態(tài)Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4合金棒的XRD圖譜， 表明為單一非晶結(jié)構(gòu)。 圖2為鑄態(tài)Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4非晶合金的DTA曲線。(a)低溫部分，呈現(xiàn)玻
璃轉(zhuǎn)變和晶化行為；(b)高溫部分，呈現(xiàn)熔化行為。 圖3為鑄態(tài)Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4非晶合金的室溫磁滯回線 圖4鑄態(tài)Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4非晶合金的熱磁曲線
具體實施例方式
具體實施方式
一 FeCo基塊體非晶軟磁材料由Fe、Co、B、Y、Nb元素組成，其中各元素的原子百分比 為Fe41-62%， Co6-27%， B22-24%， Y4-5%， Nb3-5% .
具體實施方式
二 本發(fā)明的非晶合金均采用電弧熔煉銅模吸鑄的方法制備，其具體制備步驟依次如 下 1.分別切取工業(yè)純鐵(99. 5wt. X)，商業(yè)用純金屬Co、Nb、Y(99. 5 99. 95wt. %) 以及工業(yè)Fe-B合金(包含79. 8wt. % Fe、 18. 3wt. % B，其它為氧化物雜質(zhì))。對金屬表面 進行打磨，稱重，在無水乙醇中超聲波清洗。 2.將稱好重量的各金屬原料置于銅模坩鍋中，在氬氣氣氛下進行電弧熔煉，形成 母合金錠。 3.母合金錠反復熔煉5至7遍以保證合金成分混合均勻。
4.重熔母合金錠。 5.利用銅模吸鑄法將熔煉好的鑄錠吸鑄成圓柱形的非晶材料。
實施例1 FeCo基塊體非晶軟磁材料由Fe、 Co、 B、 Y、 Nb元素組成，其中各元素的原子百分比 為Fe61. 5%，Co7%，B23%，Y4. 5%，Nb4% .本實施方式的Fe61. 5Co7B23Y4. 5Nb4具有較強 的非晶形成能力和具有較大的過冷液態(tài)區(qū)(ATx = 117K)，在電弧熔化銅模吸鑄的條件下 可獲得臨界尺寸不小于小5mm的塊體非晶合金。具有最大的飽和磁化強度值(Ms= 103emu/ g)和最低的矯頑力(He = 0. 740e)，居里溫度為518K。
實施例2 : FeCo基塊體非晶軟磁材料由Fe、 Co、 B、 Y、 Nb元素組成，其中各元素的原子百分比 為Fe54. 5%， Col4%， B23%， Y4. 5%， Nb4% .本實施方式的Fe54. 5Col4B23Y4. 5Nb4具有 較強的非晶形成能力和具有較大的過冷液態(tài)區(qū)(ATx= 114K)，在電弧熔化銅模吸鑄的條 件下可獲得臨界尺寸不小于小5mm的塊體非晶合金。具有較大的飽和磁化強度值(Ms = 98emu/g)和最高的矯頑力(He = 1. 130e)，居里溫度為528K。
實施例3 : FeCo基塊體非晶軟磁材料由Fe、 Co、 B、 Y、 Nb元素組成，其中各元素的原子百分比 為Fe47. 5%， Co21%， B23%， Y4. 5%， Nb4% .本實施方式的Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4具有最強的非晶形成能力和具有最大的過冷液態(tài)區(qū)(ATx = 117K)，在電弧熔化銅模吸鑄的條 件下可獲得臨界尺寸不小于小5mm的塊體非晶合金甚至臨界尺寸接近于(M0mm的塊體非 晶合金。具有最低的飽和磁化強度值(Ms = 88emu/g)和較低的矯頑力(He = 0. 910e)，居 里溫度為538K。
( — )X射線衍射分析真空電弧熔化銅模吸鑄制備直徑5mm的Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4非晶合金種塊體 非晶利用X射線衍射儀對樣品進行結(jié)構(gòu)表征，X射線衍射結(jié)果表明其對應的XRD圖譜上只 存在一個寬的漫散射峰，其結(jié)構(gòu)是完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。測試結(jié)果如圖1。
( 二 )熱分析對Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4塊體非晶利用差熱分析儀(DTA， Perkin Elmer DTA-7 型)分析各樣品的玻璃轉(zhuǎn)變、晶化以及熔化行為，升溫速率為20K/min，圖2 (a) 、 (b)分別為 DTA曲線的低溫和高溫部分，分別呈現(xiàn)了各合金從玻璃轉(zhuǎn)變、晶化到熔化各個過程。
(三)磁分析 對鑄態(tài)Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4塊體非晶利用振動樣品磁強計測量各樣品的室溫 磁滯回線，獲得磁飽和強度和矯頑力等重要的磁性能參數(shù)，測量過程中的最大外加磁場強 度為20K0e。測試結(jié)果如圖3。 對Fe47. 5Co21B23Y4. 5Nb4塊體非晶用振動樣品磁強計(VSM， JDAW-2000C3型)進 行高溫下非晶合金熱磁性能分析，升溫速率為15K/min，溫度范圍為323 773K，外加磁場 強度為4K0e，測試結(jié)果如圖4。
權利要求
一種FeCo基塊體非晶軟磁材料由Fe、Co、B、Y、Nb元素組成，其中各元素的原子百分比為Fe41-62％，Co6-27％，B22-24％，Y4-5％，Nb3-5％.
2. 根據(jù)按權利要求1所述的FeCo基塊體非晶軟磁材料，其特征在于各元素的原子百 分比為Fe61.5%，Co7%，B23%，Y4. 5%，Nb4%。該合金成分的特點是含金屬鈷，以提高非 晶形成能力。
3. 根據(jù)按權利要求1所述的FeCo基塊體非晶軟磁材料，其特征在于各元素的原子百 分比為Fe54. 5%， Col4%， B23%， Y4. 5%， Nb4%。該合金成分的特點是含金屬鈷，以提高 非晶形成能力。
4. 根據(jù)按權利要求1所述的FeCo基塊體非晶軟磁材料，其特征在于各元素的原子百 分比為Fe47. 5%， Co21%， B23%， Y4. 5%， Nb4%。該合金成分的特點是含金屬鈷，以提高 非晶形成能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有強玻璃形成能力的新型FeCo基塊體非晶軟磁材料。由Fe、Co、B、Y、Nb元素組成，其中各元素的原子百分比為Fe41-62％，Co6-27％，B22-24％，Y4-5％，Nb3-5％。本發(fā)明在真空電弧熔煉銅模鑄造條件下，利用工業(yè)純鐵，商業(yè)用純金屬以及Fe-B合金，可以制備出5mm以上的塊體非晶軟磁合金材料。該合金體系具有強非晶形成能力和穩(wěn)定的過冷液態(tài)區(qū)，在電力與電子工業(yè)領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號C22C45/02GK101736210SQ20081021756
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權日2008年11月13日
發(fā)明者吳澤宇, 柳林, 王三新 申請人:東莞市三宇電子科技有限公司;華中科技大學