專利名稱：高溫非晶、微晶軟磁合金的制作方法
所屬領域本發(fā)明屬于金屬功能材料的制備領域。特別是使用在高溫下的非晶、微晶軟磁合金材料的制備。
背景技術：
在現(xiàn)有技術軟磁材料被用作生產(chǎn)高頻變壓器、磁頭和扼流圈等具有軟磁特性的產(chǎn)品，其主要原料是采用鐵氧體材料耒制備，該類材料的主要特性是電阻率高，高頻渦流損耗小等優(yōu)點。但是該類軟磁材料的缺點有產(chǎn)品材料的飽和磁感應強度偏低、溫度特性很差，而且也不利于高頻器件的小型化生產(chǎn)。目前有美國專利4217135文獻介紹的三組元非晶態(tài)FeSiB合金材料，該材料雖然具有較高的飽和磁感應強度，但是該合金在200℃以上其軟磁性能急劇下降，當使用溫度達到510℃左右時，產(chǎn)品材料已被晶化，其該材料已基本失去了軟磁性能，因此該專利材料不適何在高頻領域中的制備產(chǎn)品來使用。另外美國專利4881989文獻還提供了一種FeCuMSiB納米晶軟磁合金在100℃以下具有優(yōu)異的軟磁性能，但是隨著使用溫度的升高，其軟磁性能則急劇下降，因此該專利材料也不適合在高溫、高頻條件下使用。
發(fā)明目的與內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種成分設計合理、制備簡單，其產(chǎn)品在高溫條件下使用仍具有高磁導率的高溫非晶、微晶軟磁合金材料。
根據(jù)我們所提出的高溫非晶、微晶軟磁合金材料和現(xiàn)有技術中材料性能的不足，我們設計的高溫非晶態(tài)合金材料在晶化后具有高的居里溫度，和在高溫條件下使用也應具有高的磁導率。根據(jù)本發(fā)明目的要求，我們所設計的高溫非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于該FeCoMSiB合金材料的具體化學成分按原子％是Co為10-60at％；M為2.5-8％；Si為6-15at％；B為8-18at％；其余為Fe及少量不可避免的雜質(zhì)。上述本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金成分中M為MI+M2所組成。其M1包含有Cu、Ag元素中的任意一種，M1按原子％為0.5-1.5at％。M2包含有Nb、Mo、Cr、V、Zr元素中的任意一種元素，M2按原子％為2-6.5at％。其中M是由任意兩種和兩種以上元素之和所組成。眾所周知，在本發(fā)明的成分設計中，我們是根據(jù)現(xiàn)有技術中的不足而對本發(fā)明的成分做了必要調(diào)整，在重新設計的成分中，我們選擇對FeCoMSiB合金中添加了10-60at％Co元素，其目的是利用α-FeCo來改變本發(fā)明合金材料的高溫磁特性，由于添加設定量的Co會與本發(fā)明成分中的Fe相結合后形成α-FeCo結構，該結構是具有較高的居里溫度特性，因此使本發(fā)明的非晶、微晶軟磁合金材料在高溫下具有很好的高溫軟磁特性。本發(fā)明的高溫非晶、微晶軟磁合金材料與現(xiàn)有技術的制備方法相似，首先將原料配制后采用在真空感應爐中進行熔煉，在熔煉過程中采用氬氣保護，并經(jīng)過充分的電磁攪拌后澆鑄成母合金。制帶是采用現(xiàn)有技術的單輥快淬裝置制備成厚度約為20μm的非晶態(tài)合金薄帶。然后再將非晶態(tài)合金薄帶卷繞成原器件產(chǎn)品后，再經(jīng)過480-550℃晶化退火而析出的α-FeCo晶粒被鑲嵌在非晶母體上形成雙向結構，使該產(chǎn)品在高溫下使用具有優(yōu)良的軟磁特性。非晶薄帶產(chǎn)品的熱電阻及磁導率的測量是在真空爐中進行的。測量方式是采用線性升溫和真空保護的，升溫速率為3.5℃/分鐘，真空度為10-3Pa。
本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金是以FeCo為基所組成的合金材料，在材料的熔煉過程中會有少量的雜質(zhì)元素帶入，如S、C、Mn等元素，因此在本發(fā)明材料中所含有的夾雜元素總量要小于0.1％。
采用本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金所制備的合金薄帶與現(xiàn)有技術產(chǎn)品相比較，具高溫軟磁性能好的特點。該非晶、微晶軟磁合金材料產(chǎn)品經(jīng)晶化退火處理后，其飽和磁感應強度約為1.30T。


在本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金材料的實施例附圖中附圖1為本發(fā)明實施例中非晶薄帶產(chǎn)品的磁導率隨溫度變化的對比曲線圖。
附圖2為本發(fā)明實施例合金薄帶產(chǎn)品的磁導率隨溫度變化的曲線。
在以上的附圖中，附圖橫座標為加熱溫度，縱座標為磁導率的相對值，μmax1為產(chǎn)品在居里溫度以下的最大磁導率相對值；μmax2為居里溫度以上磁導率出現(xiàn)的第一個最大值；Tc為非晶態(tài)合金的居里溫度。
具體實施方案根據(jù)本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金的成分范圍，我們做了多組的實驗，為了對比方便我們同時也例舉了一組現(xiàn)有技術成分的合金，具體成分對比的結果均列入表1中。在實施例的對比表中，序號1-10為本發(fā)明成分的非晶合金，序號11為現(xiàn)有技術中的對比合金。實施例的制備是在真空感應爐中進行熔煉，首先將爐內(nèi)抽真空至10-3Pa以上，然后充入1個大氣壓的氬氣，熔煉是采用氬氣保護并經(jīng)過充分的電磁攪拌后澆鑄成母合金。制帶是采用現(xiàn)有技術的單輥快淬裝置制備成厚度為15μm，寬度為10mm的非晶態(tài)合金薄帶。然后再將非晶態(tài)合金薄帶卷繞成原器件產(chǎn)品后，再經(jīng)過505℃和保溫30分鐘的晶化退火，然后再對每個產(chǎn)品進行測試。該實施例產(chǎn)品的磁導率測量是在真空度為10-3Pa真空爐中進行的，測量方式采用升溫速率為3.5℃/分鐘的線性升溫。由于本發(fā)明軟磁產(chǎn)品已進行了晶化退火，在非晶材料的母體內(nèi)已形成了α-FeCo晶粒的雙向結構組織，因此本發(fā)明的產(chǎn)品在高溫下使用具有很好的磁導率。在附圖1中給出的是本發(fā)明實施例的合金(1、2、3)與現(xiàn)有技術相比較合金(11)的磁導率隨溫度的變化，由附圖可見本發(fā)明合金在晶化后居里溫度升高，并具有高的高溫磁導率；而對比合金在晶化后磁導率很低，高溫下基本失去了軟磁性能。表2中給出的是本發(fā)明實施例非晶合金與現(xiàn)有技術非晶合金的磁性能對比結果。由附圖可看出非晶態(tài)軟磁材料的磁導率相對值在晶化前、后最大值μmax1、μmax2及其比值(μmax1/μmax2)。由表、附圖的對比可見，本發(fā)明實施例合金(1-10)在晶化后的高溫磁導率和低溫磁導率相當，而相比較合金(11)的高溫磁導率遠遠小于低溫磁導率。本發(fā)明合金在高溫下具有優(yōu)良的軟磁性能，適合在高溫下進行應用。
表1本發(fā)明實施例的成分及相比較的合金成分(原子％)

表2本發(fā)明實施例非晶合金與現(xiàn)有技術非晶合金的磁性能對比結果

權利要求
1.一種可在高溫下使用的高溫非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于該FeCoMSiB合金材料的具體化學成分按原子％是Co為10-60at％；M為2.5-8％；Si為6-15at％；B為8-18at％；其余為Fe及少量不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于成分中M為M1+M2所組成。
3.根據(jù)權利要求1、2所述非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于成分的M中，M1包含有Cu、Ag元素中的任意一種，M1按原子％為0.5-1.5at％。
4.根據(jù)權利要求1、2所述非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于成分的M中，M2包含有Nb、Mo、Cr、V、Zr元素中的任意一種元素，M2按原子％為2-6.5at％。
5.根據(jù)權利要求1所述非晶、微晶軟磁合金材料，其特征在于成分中M是由任意兩種和兩種以上元素之和所組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬功能材料的制備領域。特別是使用在高溫下的非晶、微晶軟磁合金材料的制備。本發(fā)明軟磁合金材料的特征在于該FeCoMSiB合金材料的具體化學成分按原子％是Co為10－60at％；M為2.5－8％；Si為6－15at％；B為8－18at％；其余為Fe及少量不可避免的雜質(zhì)。采用本發(fā)明非晶、微晶軟磁合金所制備的合金薄帶與現(xiàn)有技術產(chǎn)品相比較，具高溫軟磁性能好的特點。該非晶、微晶軟磁合金材料產(chǎn)品經(jīng)晶化退火處理后，其飽和磁感應強度約為1.30T。
文檔編號C22C45/04GK1564271SQ200410029900
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權日2004年4月1日
發(fā)明者盧志超, 陸曹衛(wèi), 張宏浩, 李德仁, 周少雄 申請人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院