專利名稱：一種含硼、鈦、鋯、釩的硅三鐵基合金薄板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種制備金屬間化合物基軟磁材料-含硼、鈦、鋯、釩的Fe3Si基合金超薄板的方法。
背景技術(shù)：
Fe3Si基合金具有優(yōu)異的軟磁性能，不僅有希望替代普通硅鋼片，而且還廣泛用作音頻和視頻磁頭材料和卡片閱讀器用磁頭材料，近幾年來，一直是能源和信息處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。一般認(rèn)為Fe-Si合金的磁學(xué)參數(shù)隨著Si量而變化，當(dāng)Si量約6.5wt.％時(shí)可以得到良好的軟磁性能，飽和磁致伸縮系數(shù)λs幾乎為零，最大磁導(dǎo)率μm達(dá)到最高，鐵損達(dá)到最低，電阻率為82μΩcm，而且磁晶各向異性常數(shù)K1約為3％Si-Fe合金的一半。
雖然Fe-Si合金中增加Si的含量可以提高磁性能和降低鐵損，但隨著Si量增加出現(xiàn)結(jié)構(gòu)有序化而難于機(jī)械加工，當(dāng)Si含量增加到6.5wt.％時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生Fe3Si金屬間化合物，F(xiàn)e3Si基合金既脆又硬，難以成形和軋制成薄板，因此解決其加工問題是很關(guān)鍵的。從研制和開發(fā)的長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，必須解決其脆性的問題。如果對(duì)其脆性機(jī)理的認(rèn)識(shí)有所突破，進(jìn)而改進(jìn)軋制和新技術(shù)制備工藝，提高產(chǎn)品加工性能，將會(huì)大大拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，而且在節(jié)約能量方面會(huì)產(chǎn)生難以估量的作用。在能源日益緊張的今天，由于含Si約6.5wt.％的Fe-Si合金具有低鐵損和低噪音，尤其在高頻信息領(lǐng)域，該合金被重新考慮為普通硅鋼片的替代材料。鑒于此，人們一直努力利用傳統(tǒng)的鍛造和軋制工藝成功制得良好的Fe3Si其合金薄板，對(duì)合金的本征脆性和環(huán)境脆性機(jī)理進(jìn)行深入研究，進(jìn)而找出改善Fe3Si基合金塑性的途徑，改進(jìn)制備工藝，從而提高產(chǎn)品的加工性能。
由于在脆性方面還未取得明顯進(jìn)展，利用傳統(tǒng)軋制技術(shù)來制備Fe3Si基合金的發(fā)展相對(duì)較慢。1966年，日本的Tetsuro Ishizaka等(石坂哲郎等，6.5％Si-Fe合金の冷間壓延と磁氣特性，日本金屬學(xué)會(huì)志，1966，30552-558)首次發(fā)表了利用熱軋-冷軋法可以制備出0.3mm Fe-6.5wt.％Si合金薄板的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。23年后，1989年，日本的Yoshikazu Takada等又發(fā)表了他們世界上第一次商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)無取向性的6.5％Si合金薄板的研究結(jié)果。但他們用的方法有兩種第一種是一般的熱軋工藝，用于生產(chǎn)相對(duì)厚的薄板，第二種是CVD方法用于生產(chǎn)相對(duì)薄的薄板。
2001年比利時(shí)和德國的Tanya Ros(Tanya Ros，Yvan Houbaert，et al.Thermomechanical Processing of High Si-steel(Up to 6.3％Si)，IEEE Transactions onMgnefics，Vol.37，No.4，July 2001，2321-2324)，J.Schneider(T.Ros Y.Houbaert，et al.Experimental Thermomechanical Processing of High Si-Steels(upto 6.5％Si).Materials Science Forum Vol.373-376，2001，773-776)用熱軋-冷軋方法制備出0.5mm的6.3wt.％Si薄板，2003年他們提出鑄造后熱軋和冷軋可以得到0.4mm的該合金薄板。
但迄今為止，在上述的合金中沒有加工到0.10～0.30mm的薄板的實(shí)例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要找到一種改善Fe3Si基合金塑性的途徑，改進(jìn)制備工藝，從而提高產(chǎn)品的加工性能，軋制更薄的鋼板，拓寬Fe3Si基合金作為軟磁材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
硼在金屬或Ni3Al等金屬間化合物的合金中能加強(qiáng)晶粒間的結(jié)合，對(duì)晶粒尺寸和性能方面有著很大的影響。Ti、Zr、V等微量合金元素可以改善Fe3Si基合金的熱軋性能。針對(duì)Fe3Si基合金難以加工的特征，采用適當(dāng)?shù)呐鸷颗c微量的合金化元素可實(shí)現(xiàn)對(duì)該合金的晶粒細(xì)化與晶界強(qiáng)化，改善該合金的韌性、延展性和加工性能。
一種含硼、鈦、鋯、釩的Fe3Si基合金薄板的制備方法，薄板中Fe含量為92～93％，Si含量為6～7％，其特征在于合金中加入了200～580ppm的硼和0.5～1％的Ti、Zr和V。
生產(chǎn)含硼、鈦、鋯、釩的Fe3Si基合金薄板的工藝條件如下(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是6.0～7.0％(重量比)、硼的含量是200～580ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)。
(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素。
(3)鑄錠退火1050℃-1200℃下50-100小時(shí)。
(4)鍛造在1000℃～800℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯。
(5)熱軋?jiān)?000℃～800℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm。
(6)熱軋板退火在780～740℃保溫1.5～2.5小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻。
(7)溫軋?jiān)?00～350℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
本發(fā)明采用合金化方法和改善熱軋、溫軋及熱處理工藝提高了該合金的加工性能，并利用傳統(tǒng)的鍛造與軋制設(shè)備成功制備出厚度為0.10～0.30mm的Fe3Si基合金薄板，板材表面質(zhì)量良好，晶粒細(xì)小、彎曲性能與拉伸性能良好，且具有一定的塑性。從而拓寬了該合金作為軟磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為厚度為0.1mm～0.3mm的溫軋薄板圖2為厚度為0.1mm～0.30mm溫軋板的微觀組織具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是6.0％(重量比)、硼的含量是200ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)。
(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素。
(3)鑄錠退火1050℃下50小時(shí)。
(4)鍛造在850℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯。
(5)熱軋?jiān)?50℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm。
(6)熱軋板退火在740℃保溫1.5小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻。
(7)溫軋?jiān)?50℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
實(shí)施例2、(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是6.5％(重量比)、硼的含量是300ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)。
(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素。
(3)鑄錠退火1100℃下70小時(shí)。
(4)鍛造在900℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯。
(5)熱軋?jiān)?00℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm。
(6)熱軋板退火在760℃保溫2小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻。
(7)溫軋?jiān)?00℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
實(shí)施例3、(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是7.0％(重量比)、硼的含量是500ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)。
(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素。
(3)鑄錠退火1100℃下100小時(shí)。
(4)鍛造在950℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯。
(5)熱軋?jiān)?50℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm。
(6)熱軋板退火在780℃保溫2小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻。
(7)溫軋?jiān)?50℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
實(shí)施例4、(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是6.8％(重量比)、硼的含量是550ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)。
(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素。
(3)鑄錠退火1200℃下100小時(shí)。
(4)鍛造在1000℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯。
(5)熱軋?jiān)?00℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm。
(6)熱軋板退火在760℃保溫2小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻。
(7)溫軋?jiān)?00℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
權(quán)利要求
1.一種含硼、鈦、鋯、釩的Fe3Si基合金薄板的制備方法，薄板中Fe含量為92～93％，Si含量為6～7％，其特征在于合金中加入了200～580ppm的硼和0.5～1％的Ti、Zr和V。
2.如權(quán)利要求1所述的含硼、鈦、鋯、釩的Fe3Si基合金薄板的制備方法，其特征在于工藝條件為(1)原料準(zhǔn)備純鐵、硅、硼鐵以及微量元素的量，要得到的硅含量的范圍是6.0～7.0％(重量比)、硼的含量是200～580ppm、Ti、Zr和V的總含量是0.5～1％(重量比)；(2)冶煉用真空熔煉爐，先裝入純鐵與硼鐵，熔化后澆鑄以前再裝入微量合金元素；(3)錠退火1050℃-1200℃下50-100小時(shí)；(4)鍛造在1000℃～800℃鍛造成厚度為12～14mm的板坯；(5)熱軋?jiān)?000℃～800℃軋到5～3mm，然后在780～700℃軋到2.5～1.5mm；(6)熱軋板退火在780～740℃保溫1.5～2.5小時(shí)后放到冰鹽水中快速冷卻；(7)溫軋?jiān)?00～350℃溫軋，得到厚度為0.1～0.30mm的Fe3Si基合金薄板。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種制備金屬間化合物基軟磁材料－含硼、鈦、鋯、釩的Fe
文檔編號(hào)C22C38/14GK1544681SQ200310115098
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者林均品, 金吉南, 王艷麗, 潘麗梅, 林志, 陳國良 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)