專利名稱：高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃及合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵磁性金屬玻璃及制備技術(shù)，具體地說(shuō)是一種高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃及合成方法。
背景技術(shù)：
鐵磁性金屬玻璃以其低矯頑力、高磁導(dǎo)率等特點(diǎn)作為軟磁材料在電子、電力國(guó)防等許多領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。傳統(tǒng)的金屬玻璃采用快速凝固的方法制備以抑制凝固過程中的成核和長(zhǎng)大過程而得到非晶態(tài)的組織，一般都是非常薄的帶材，厚度一般為20～50微米左右。使用金屬玻璃帶材再繞制成各種尺寸形狀的電子元件或變壓器。由于只能做成非常薄的條帶，大大限制了它的使用范圍。
金屬材料在凝固過程中都要經(jīng)過從液態(tài)的成核長(zhǎng)大過程而形成各種不同類型的組織結(jié)構(gòu)，滿足各種性能需要。不同的合金相在液態(tài)金屬中成核長(zhǎng)大速率不同，與結(jié)構(gòu)類型及晶胞尺寸有關(guān)。采用這種方法不適于生產(chǎn)玻璃狀金屬。在塊體金屬玻璃制備過程中常常采用價(jià)格昂貴的高純金屬原料，以減少其內(nèi)部的異質(zhì)形核，得到塊體金屬玻璃，但成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、應(yīng)用范圍廣的高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃及合成方法。
本發(fā)明的目的技術(shù)方案是塊體鐵磁性金屬玻璃以鈷、鐵基為主，按原子百分比，其合金成分由下列元素構(gòu)成，Co35～45％，F(xiàn)e12～35％，Hf2～10％，Mo0～8％，Ti2～8％，B22～35％，V0～3％；其中Co，F(xiàn)e，Hf，Mo所用元素都為工業(yè)純度，鈦的純度為99.5％～99.9％，使用工業(yè)Fe-B或Co-B中間合金。
其合成方法采用電弧熔煉得到母合金，通過感應(yīng)加熱真空吸鑄的方法，吸鑄到銅模中，形成塊體鐵磁性金屬玻璃；工藝參數(shù)為吸鑄真空度10-5Pa～10-5Pa，感應(yīng)加熱溫度為1300℃～1550℃，冷卻速度為102K～103K/S。
本發(fā)明合成原理在于設(shè)計(jì)一種多組元合金，析出相由大晶胞尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬間化合物組成，其凝固過程中成核率較低，在較低的冷卻速度下就可抑制晶態(tài)相的出現(xiàn)，而得到塊體的玻璃態(tài)金屬。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.本發(fā)明材料組份采用工業(yè)純度的鈷，鐵，鉬，鉿，鈦，鈷硼、鐵硼中間合金，通過合理的成份設(shè)計(jì)得到一種新型的塊體鐵磁性金屬玻璃，與現(xiàn)有技術(shù)中鐵磁性塊體金屬玻璃相比，其成份設(shè)計(jì)合理，具有較寬的范圍，并具有良好的非晶形成能力，晶化溫度高于650℃，可在較高溫度下使用。
2.本發(fā)明合金中主要原料采用工業(yè)純?cè)?，可大大降低成本；另外，冷卻速度較低，節(jié)能。
3.本發(fā)明新型鈷鐵基塊體金屬玻璃采用電弧熔煉得到母合金，通過感應(yīng)加熱真空吸鑄的方法制備，不需特殊設(shè)備，操作方便，方法簡(jiǎn)單，其產(chǎn)品可達(dá)毫米量級(jí)的棒材，板材或管材。
4.本發(fā)明新型鈷鐵基塊體金屬玻璃可在磁性傳感器，力學(xué)傳感器及高頻電子產(chǎn)品上得到使用，應(yīng)用范圍廣。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1成份為Co40Fe20Hf6Ti2Mo3B29的合金，選用工業(yè)純的Co，F(xiàn)e，Hf，Ti，Mo和Co-B中間合金，工業(yè)純度為98.5～99.9％(本實(shí)施例為99.9％)。鈦的純度為99.9％，采用電弧熔煉得到母合金，在10-5Pa真空度下利用感應(yīng)加熱到1400℃，吸鑄到直徑1.5mm的銅模中，冷卻速度為102K/S，形成直徑1.5mm的塊體鐵磁性金屬玻璃。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為720℃，在1000℃以上熱處理才能發(fā)生完全晶化。用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量，淬態(tài)飽和磁化強(qiáng)度為43emu/g，矯頑力0.5A/m。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于成份為Co40Fe20Hf6Ti2V3B29的合金采用電弧熔煉得到母合金，然后利用感應(yīng)加熱銅模吸鑄形成直徑1.5mm的塊體金屬玻璃；其中感應(yīng)加熱溫度為1350℃，真空度為10-5Pa。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為677℃。用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量，淬態(tài)飽和磁化強(qiáng)度為45emu/g，矯頑力0.5A/m。
實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于成份為Co40Fe22Hf3Ti6Mo3B26的合金采用電弧熔煉得到母合金，然后利用感應(yīng)加熱銅模吸鑄形成直徑1.5mm的塊體金屬玻璃；其中感應(yīng)加熱溫度為1550℃，真空度為10-4pa，冷卻速度為103K/S。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為635℃。
實(shí)施例4與實(shí)施例1不同之處在于成份為Co42Fe20Hf4Ti2Mo3B29的合金采用電弧熔煉得到母合金，然后利用感應(yīng)加熱銅模吸鑄形成直徑1.5mm的塊體金屬玻璃；其中感應(yīng)加熱溫度為1500℃，真空度為10-4Pa，冷卻速度為103K/S，選用工業(yè)Co-B中間合金。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為627℃。
實(shí)施例5與實(shí)施例1不同之處在于成份為Co35Fe35Hf2Ti3Mo3B22的合金采用電弧熔煉得到母合金，然后利用感應(yīng)加熱銅模吸鑄形成直徑1.5mm的塊體金屬玻璃；其中感應(yīng)加熱溫度為1300℃，真空度為10-4Pa，冷卻速度為103K/S，選用工業(yè)Fe-B中間合金。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為619℃。
實(shí)施例6與實(shí)施例1不同之處在于成份為Co45Fe12Hf2Ti3Mo6B32的合金采用電弧熔煉得到母合金，然后利用感應(yīng)加熱銅模吸鑄形成直徑1.5mm的塊體金屬玻璃；其中感應(yīng)加熱溫度為1450℃，真空度為10-4Pa，冷卻速度為103K/S，選用工業(yè)Co-B中間合金。
用高溫DSC熱分析儀，以20K/MIN的升溫速度，測(cè)得其晶化溫度Tx為660℃。
比較例1Co43Fe20Ta5.5B31.5(文獻(xiàn)1H.Koshiba，A.Inoue，Materials Transcations42(12)2572-2575dec2001)，原料全部采用99.99％以上的高純?cè)希玫街睆綖?毫米的鐵磁性塊體金屬玻璃，飽和磁化強(qiáng)度Bs＝0.49T，矯頑力Hc＝0.25A/m。
比較例2Fe56Co7Zr8Ni7Nb2B20，(文獻(xiàn)2A.Inoue，T.Zhang and H.Koshiba，J.Appl.Phys，83(1998)6326)樣品尺寸為直徑2毫米，飽和磁化強(qiáng)度為0.96T，矯頑力為2A/m，晶化溫度為630℃。
比較例3Fe73Ga2Al5P11B4C5(文獻(xiàn)3A.Inoue，Y. Shinohara and J.S.GookMater.Trans.JIM.36(1995)1427-1433)樣品尺寸為2毫米的直徑，晶化溫度為530℃，飽和磁化強(qiáng)度為1.26T，矯頑力為82A/m。
權(quán)利要求
1.一種高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃，其特征在于以鈷、鐵基為主，按原子百分比，其合金成分由下列元素構(gòu)成，Co35～45％，F(xiàn)e12～35％，Hf2～10％，Mo0～8％，Ti2～8％，B22～35％，V0～3％。
2.按權(quán)利要求1所述高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃，其特征在于其中成分Mo2～8％，V1～3％。
3.按權(quán)利要求1或2所述高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃，其特征在于Co，F(xiàn)e，Hf，Mo，Ti，V所用元素都為工業(yè)純度，使用工業(yè)Fe-B或Co-B中間合金。
4.按權(quán)利要求3所述高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃，其特征在于鈦的純度為99.5％～99.9％。
5.一種按權(quán)利要求1所述高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃的合成方法，其特征在于采用電弧熔煉得到母合金，感應(yīng)加熱使其熔化，真空吸鑄到銅模中，形成塊體金屬玻璃；工藝參數(shù)為吸鑄真空度10-3Pa～10-5Pa，感應(yīng)加熱溫度為1300℃～1550℃，冷卻速度為102K～103K/S。
全文摘要
本發(fā)明涉及鐵磁性金屬玻璃及制備技術(shù)，具體地說(shuō)是一種高熱穩(wěn)定性塊體鐵磁性金屬玻璃及合成方法。按原子百分比計(jì)，它由以下元素組成Co35～45％，F(xiàn)e12～35％，Hf2～10％，Mo0～8％，Ti2～8％，B22～35％，V0～3％。本發(fā)明在銅模鑄造條件下可制備塊體金屬玻璃，與現(xiàn)有技術(shù)中鐵磁性塊體金屬玻璃相比，其成分設(shè)計(jì)合理、并具有良好的非晶形成能力，晶化溫度高于650℃，可在較高溫度下使用，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)H01F1/12GK1552940SQ0313339
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者孫文聲, 張海峰, 丁炳哲, 胡壯麟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所