專利名稱：：一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高溫軟磁合金材料，更特別地說，是指一種具有高硬度的軟磁合金Fe44—xCo44Zr7B5Mox。
背景技術(shù)：
：軟磁材料是指剩磁(Mr)和矯頑力(Hc)均很小的鐵磁材料。該材料的特點(diǎn)是易磁化、易去磁且磁滯回線較窄，常用來制作電機(jī)、變壓器、電磁鐵等電器的鐵心。鐵鈷基軟磁合金與鐵基、鐵硅基的軟磁合金相比，具有居里溫度高的優(yōu)點(diǎn)，因此它解決了鐵基、鐵硅基的軟磁合金只能在低溫下應(yīng)用的限制。鐵鈷基軟磁材料具有高磁導(dǎo)率、高飽和磁通、低矯頑力、低鐵損等優(yōu)點(diǎn)，但由于其強(qiáng)度及韌性較低，其應(yīng)用主要限制在條帶形式，而難于廣泛應(yīng)用。而航空航天領(lǐng)域中常用的電機(jī)材料要求既有良好的軟磁性能，同時(shí)兼具一定的強(qiáng)度及硬度，以滿足其特殊的服役環(huán)境。目前所研究的F^Cc^Z&B5合金，其性能如矯頑力達(dá)到37.90e，顯微硬度為197.04Hv。.。5，但是距離航空航天領(lǐng)域中常用電機(jī)材料的性能要求還相差很多，因此急需新的材料來替代現(xiàn)有材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種軟磁Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金，該軟磁合金通過在Fe^Cc^Z&B5的基礎(chǔ)上添加Mo元素，提高了合金的力學(xué)性能，使得軟磁Fe44-xC044Zr7B5M0x合金在航空航天電機(jī)鐵心材料上的應(yīng)用領(lǐng)域更廣，有效地解決航空航天電機(jī)材料的應(yīng)用受其力學(xué)性能限制的問題。本發(fā)明提供的Fe^Cc^ZrAMOx合金，其中0〈x〈3，當(dāng)x二0.5、1、1.5或者2時(shí)，所述的軟磁合金分別是Fe43.5Co44Zr7B5Mo。.5或Fe^Co^Z&BsMch或FG42.5Co44Zr7B5MoL5或Fe42Co44Zr7B5Mo2。本發(fā)明軟磁Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金的優(yōu)點(diǎn)在于(l)通過粉末冶金的制備方法，適量的Mo元素可以使得Fe^—xC044Z&B5M0x合金的矯頑力減少至26.90e，軟磁性能較好；(2)通過加入一定量的Mo元素，在適當(dāng)?shù)臏囟认聼Y(jié)后，本合金的顯微硬度大幅提高至341.66Hv。.。5，具有較高的硬度；(3)軟磁Fe44-xC044Zr7B5M0x合金采用粉末冶金法制備，其工藝簡(jiǎn)單，成型能力好，可制備出各種形狀兼具軟磁性能和機(jī)械性能的器件，滿足航空航天領(lǐng)域的需求。圖1是？643.50)4421^5^/圖3是Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金1000115(TC燒結(jié)后的顯微硬度；圖4是Fe^Cc^ZrAMOx合金中添加Mo元素原子百分比對(duì)合金壓縮強(qiáng)度的影響曲線；圖5是Fe44-xCo44Zr7B5M0x合金中添加Mo元素原子百分比對(duì)合金應(yīng)變值影響曲線具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種具有高硬度的軟磁Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金，F(xiàn)e44—xCo44Zr7B5Mox合金中X為0<x<3，其制備步驟有第一步按Fe格xC044Zr7B5M0x原子百分比稱取純度99.99X的鐵Fe、純度99.8%的鈷Co、純度99.5%的鋯Zr、純度99.99%的鉬Mo和含硼20%的硼鐵合金；第二步合金熔煉；將第一步配制好的Fe-Co-Zr-B-Mo原料用電弧爐熔煉制成鑄錠，熔煉條件為真空度低于6X10-4Pa，加熱電流200士20A;第三步甩帶；將第二步熔煉好的合金鑄錠放入單輥甩帶機(jī)中，調(diào)節(jié)單輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速6570m/s制得非晶條帶；第四步晶化熱處理；將非晶條帶放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至52060(TC，保溫60120min，隨爐冷卻；第五步球磨；將晶化熱處理后的非晶條帶放入不銹鋼球磨罐內(nèi)，加入軸承鋼制的鋼球(球料比約為6:1)，并加入具有易揮發(fā)性且不與合金反應(yīng)的液體中球磨2小時(shí)，得到粒徑約為10iim的粉體；所述的液體為無水乙醇或者丙酮。第六步壓制成型；將粉體裝入模具中進(jìn)行壓制成形，加壓大小為600900MPa，并保壓1小時(shí)以上，得到生坯；第七步燒結(jié)將第六步壓制好的生坯放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至10001150°C，保溫60min，然后隨爐冷卻，即可得到軟磁Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金。實(shí)施例1:制備Fe43.5Co44Zr7B5Mo。.5合金。第一步按Fe43.5Co44Zr7B5Mo。.5合金原子百分比稱取純度99.99%的鐵Fe、純度99.8%的鈷Co、純度99.5%的鋯Zr、純度99.99%的鉬Mo和含硼20%的硼鐵合金；第二步合金熔煉；將第一步配制好的Fe43.5Co44Zr7B5Mo。.5合金原料用電弧爐(北京物科光電WS-6)熔煉制成鑄錠，熔煉條件為加熱電流200A;熔煉后的鑄錠進(jìn)行清洗和干燥處理。第三步甩帶；將第二步熔煉好的合金鑄錠放入單輥甩帶機(jī)(HVDS-II)中的石英管內(nèi)，調(diào)節(jié)單輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速65m/s，制得非晶條帶；第四步晶化熱處理；將非晶條帶放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至55(TC，保溫60min后隨爐冷卻；第五步球磨；將晶化熱處理后的非晶條帶放入不銹鋼球磨罐內(nèi)，加入軸承鋼制的鋼球(球料比為6:1)，并加入無水乙醇球磨2小時(shí)，得到粒徑小于10iim的粉體。第六步壓制成型；將上述粉體裝入模具中進(jìn)行壓制成形，采用手動(dòng)壓片機(jī)加壓為600MPa，并保壓l小時(shí)，得到生坯；第七步燒結(jié)；將第六步壓制好的生坯放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至IIO(TC，保溫60min，然后隨爐冷卻，即得到軟磁Fe43.5Co44Zr7B5Mo。.5合金。將經(jīng)上述方法制備得到的Fe43.5Co44Zr7B5Moa5軟磁合金進(jìn)行性能測(cè)試如下在圖1中，非晶條帶淬態(tài)(as-spun)的X射線衍射峰為漫散峰，表明Fe^Cc^Z&B5Mc^軟磁合金制備態(tài)條帶的結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；550°C晶化熱處理后的X射線三個(gè)衍射峰分別對(duì)應(yīng)a-FeCo相bcc結(jié)構(gòu)的三強(qiáng)峰(llO)、(200)、(211);經(jīng)過IIO(TC燒結(jié)后的X射線衍射峰除了包含a-FeCo相bcc結(jié)構(gòu)的三強(qiáng)峰，還包括在IIO(TC燒結(jié)時(shí)析出的Cc^Zre和其他(Fe，Co)-Zr化合物，這類析出物產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的作用，使得合金的力學(xué)性能得到有效提高。從圖2中可以看出，在IIO(TC燒結(jié)后，？643.50)4421"785^/第二步合金熔煉；將第一步配制好的Fe43Co44Zr7B5M0l合金原料用電弧爐(北京物科光電WS-6)熔煉制成鑄錠，熔煉條件為加熱電流220A;熔煉后的鑄錠進(jìn)行清洗和干燥處理。第三步甩帶；將第二步熔煉好的合金鑄錠放入單輥甩帶機(jī)(HVDS-II)中的石英管內(nèi)，調(diào)節(jié)單輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速65m/s，制得非晶條帶；第四步晶化熱處理將非晶條帶放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10—3Pa，升溫至60(TC，保溫120min后隨爐冷卻；第五步球磨將晶化熱處理后的非晶條帶放入不銹鋼球磨罐內(nèi)，加入軸承鋼制的鋼球(球料比5為6:1)，并加入丙酮球磨2小時(shí)，得到粒徑小于lOym的粉體。第六步壓制成型將上述粉體裝入模具中進(jìn)行壓制成形，采用手動(dòng)冷等靜壓片機(jī)加壓900MPa，并保壓1.5小時(shí)，得到生坯；第七步燒結(jié)將第六步壓制好的生坯放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至1150°C，保溫60min，然后隨爐冷卻，即得到軟磁Fe43Co44Zr7B5M0l合金。如圖2所示，采用上述的粉末冶金方法制備的Fe43C044Zr7B5M0l合金具有矯頑力為62.90e，圖3中顯微硬度為253Hv。.。5。合金的顯微硬度較Fe44Co44Zr7B5合金相比有很大提高。采用與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同的步驟，在不同的燒結(jié)溫度下分別對(duì)下述的幾種合金進(jìn)行的性能測(cè)試，結(jié)果如表1、表2所示表1不同組份Mo摻雜的FeCo基軟磁A會(huì)在不同溫度下燒結(jié)后的矯頑力(Oe):<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2不同組份Mo摻雜的FeCo基軟磁合金在不同溫度下燒結(jié)后的顯微硬度(Hva。5):<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在圖2中，使用上述的粉末冶金方法制備出來的Fe44-xCo44Zr7B5M0x軟磁合金的矯頑力為20lOOOe，從圖中可以看出，當(dāng)加入Mo元素的原子百分比為1%時(shí)，合金矯頑力為92.570e;當(dāng)加入原子百分比為0.5%的Mo元素后，能使Fe44—xCo44Zr7B5Mox合金的矯頑力明顯降低，并且在115(TC燒結(jié)狀態(tài)下的矯頑力達(dá)到最小值為26.90e，低于Fe44Co44Zr7B5合金的矯頑力。在圖3中可以看出，F(xiàn)e^C044Zr7BsM0x軟磁合金的顯微硬度大約在200350Hv,之間，隨著Mo元素含量的增加和燒結(jié)溫度的提高，本合金的顯微硬度顯著提高，明顯高于Fe44Co44Zr7B5合金的顯微硬度，當(dāng)加入原子百分比為2%的Mo元素并且在115(TC燒結(jié)時(shí)，本合金的顯微硬度達(dá)到最大值為341.66Hv。.。5。如圖4、圖5所示，所示添加Mo元素原子百分比從03X，F(xiàn)e43.5Co44Zr7B5Mo。.5合金的壓縮強(qiáng)度和應(yīng)變值是最好的，最高分別達(dá)到642.31MPa和10.3%。本發(fā)明提供的F^—xCc^ZrAMOx合金在合理調(diào)整Mo元素添加量之后，獲得了壓縮強(qiáng)度、顯微硬度和矯頑力等綜合性能較好的高溫軟磁合金，為航空航天領(lǐng)域中電機(jī)材料的應(yīng)用提供的很好的備選材料。權(quán)利要求一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金，其特征在于所述的軟磁合金為Fe44-xCo44Zr7B5Mox合金，其中0＜x＜3。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金，其特征在于所述的軟磁合金為Fe43.5Co44Zr7B5Mo0.5或FeMCo^ZivBsMch或Fe42.5Co44Zr7B5MoL5或Fe42Co44Zr7B5Mo2。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金，其特征在于所述Fe^Cc^Z&B5Mc^軟磁合金條帶的結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；550°C晶化熱處理后的X射線三個(gè)衍射峰分別對(duì)應(yīng)a-FeCo相bcc結(jié)構(gòu)的三強(qiáng)峰(llO)、(200)、(211);經(jīng)過IIO(TC燒結(jié)后的X射線衍射峰除了包含a-FeCo相bcc結(jié)構(gòu)的三強(qiáng)峰，還包括在110(TC燒結(jié)時(shí)析出的Co23Zr6。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金，其特征在于所述的Fe44-xCo44Zr7B5Mox軟磁合金矯頑力為20lOOOe，顯微硬度在200350Hv,之間。5.—種制備權(quán)利要求1所述的一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金的方法，其特征在于如下步驟第一步按Fe44_xCo44Zr7B5Mox原子百分比稱取純度99.99%的鐵Fe、純度99.8%的鈷Co、純度99.5%的鋯Zr、純度99.99%的鉬Mo和含硼20%的硼鐵合金；第二步合金熔煉；將第一步配制好的Fe-Co-Zr-B-Mo原料用電弧爐熔煉制成鑄錠，進(jìn)行真空熔煉，加熱電流200士20A;第三步甩帶；將第二步熔煉好的合金鑄錠放入單輥甩帶機(jī)中，調(diào)節(jié)單輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速6570m/s，制得非晶條帶；第四步晶化熱處理；將非晶條帶放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至52060(TC，保溫60120min，隨爐冷卻;第五步球磨；將晶化熱處理后的非晶條帶進(jìn)行球磨處理2小時(shí)，得到粒徑小于為10m的粉體；第六步壓制成型；將粉體裝入模具中進(jìn)行壓制成形，加壓大小為600900MPa，并保壓1小時(shí)以上，得到生坯；第七步燒結(jié)；將第六步壓制好的生坯放入真空熱處理爐中，抽真空至4X10-3Pa，升溫至10001150°C，保溫60min，然后隨爐冷卻，即得到軟磁合金Fe44—xCo44Zr7B5Mox。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述的球磨處理是指將晶化熱處理后的非晶條帶放入不銹鋼球磨罐內(nèi)，加入軸承鋼制的鋼球，球料比為6:1，并加入具有易揮發(fā)性且不與合金反應(yīng)的液體進(jìn)行球磨。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的易揮發(fā)性且不與合金反應(yīng)的液體為無水乙醇或丙酮。全文摘要本發(fā)明公開了一種Mo摻雜的FeCo基軟磁合金，屬于高溫軟磁合金材料，該合金為具有高硬度的軟磁合金Fe44-xCo44Zr7B5Mox(0＜x＜3)。該合金通過粉末冶金方法制備，其矯頑力為20～100Oe，顯微硬度在200～350Hv0.05之間；在適當(dāng)?shù)臏囟认聼Y(jié)后，本合金的顯微硬度大幅提高，具有較高的硬度以及良好的軟磁性能。本發(fā)明采用粉末冶金法制備合金，其制備工藝簡(jiǎn)單，成型能力好，可制備出各種形狀兼具軟磁性能和機(jī)械性能的器件，所制備合金的力學(xué)性能滿足航空航天領(lǐng)域內(nèi)電機(jī)材料的性能需求。文檔編號(hào)H01F1/153GK101691637SQ20091009346公開日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年9月29日優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日發(fā)明者侯凱,朱自方,畢曉昉,潘斯寧申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)