專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米晶軟磁材料的制備方法，尤其是無(wú)須磁場(chǎng)處理的、獲取特殊矩形比(Br/Bs)的納米晶軟磁材料的方法。
背景技術(shù)：
納米晶軟磁材料與傳統(tǒng)的軟磁材料相比具有較高的軟磁性能，廣泛應(yīng)用于電子、電力工業(yè)中的器件制作，尤其是為了滿(mǎn)足對(duì)特殊矩形比軟磁材料的需求。目前獲取特殊矩形比材料的方法，一般是通過(guò)磁場(chǎng)熱處理工藝，即通過(guò)加載縱磁場(chǎng)獲取高矩形比的矩形軟磁材料，加載橫向磁場(chǎng)獲取扁平軟磁材料，或者采用復(fù)合磁場(chǎng)處理工藝。其致命的缺陷是磁場(chǎng)處理設(shè)備復(fù)雜，包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、加熱裝置、氣氛控制等，工藝繁多，成本增加，是不經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)處理試樣成本的幾倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種可省去龐大的磁場(chǎng)加載設(shè)備、減少工序降低成本、降低合金材料損耗、提高產(chǎn)品性能的無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法，其特征在于a、原材料成份調(diào)配采用工業(yè)純鐵Fe、電解銅Cu、金屬鈮Nb、金屬釩V、結(jié)晶硅Si和硼鐵合金B(yǎng)，各元素按原子比核定如下Fe76.5-x-yCu1NbxVySizB9式中0＜X＜5，0＜Y＜7，0＜Z＜20b、將上述元素的配料置于真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，加熱至熔煉溫度1300～1450℃，在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行真空熔煉制備母合金；c、使用單輥快淬法制備非晶母合金帶材，快淬機(jī)的輥速25～40m/s，所得非晶帶材厚度為25～40μm；d、對(duì)制備的非晶帶材使用繞帶機(jī)按器件要求進(jìn)行繞制；e、用非晶晶化技術(shù)制備納米晶合金將上述繞制的帶材樣品或器件置于退火爐內(nèi)，在可控氣氛保護(hù)下進(jìn)行非晶晶化退火處理，要求非晶晶化溫度520～600℃、保溫時(shí)間30～80分鐘，制得納米晶合金；f、冷卻后進(jìn)行性能測(cè)試和結(jié)構(gòu)分析。
所述的可控氣氛保護(hù)可以是真空保溫退火或氮、氬隋性氣體保溫退火或氫氣還原性氣氛下保溫退火。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)成份調(diào)配和工藝技術(shù)優(yōu)化，直接制備中、高矩形比材料和中、低矩形比材料，省去了磁場(chǎng)加載設(shè)備，減少了工序和降低了成本，在同等條件下其損耗特性明顯要比用磁場(chǎng)處理的低，磁導(dǎo)率比磁場(chǎng)處理的要高。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方案是無(wú)須磁場(chǎng)處理獲得特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法，其成份調(diào)配包括工業(yè)純鐵Fe、電解銅Cu、金屬鈮Nb、金屬釩V、結(jié)晶硅Si和硼鐵合金B(yǎng)，各元素按原子比核定如下Fe76.5-x-yCu1NbxVySizB9式中0＜X＜5，0＜Y＜7，0＜Z＜20且必須符合(76.5-x-y)+1+X+Y+Z+9＝100成份調(diào)配中的元素Cu是非晶晶化的核心，有利于形成更細(xì)晶粒。Nb在非晶晶化過(guò)程中有抑制晶粒長(zhǎng)大的作用，Si、B含量的調(diào)整會(huì)進(jìn)一步提高和完善合金綜合軟磁性能，使納米晶軟磁合金新材料的脆性得到改善。
采用以Mo、V元素部分替代Nb元素；在相同Si、B含量下，用2.0at％V替代1.0at％Nb，合金內(nèi)部的α-Fe(Si)的晶粒尺寸D呈增大趨勢(shì)，點(diǎn)陣參數(shù)a0增加即Si含量降低，其非晶母合金帶材的脆性改善，非晶帶材對(duì)拆不脆斷，利于納米晶軟磁器件的加工制作。同時(shí)發(fā)現(xiàn)以V部分替代Nb的效果較好，合金的損耗(P)值下降，但磁導(dǎo)率(μ)值也有所下降。其中以2.0at％V替代1.0at％Nb的效果最佳，合金的損耗(P)值顯著下降；飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs略有提高；磁導(dǎo)率μ值雖有下降，但仍保持了較高值。
Si、B含量調(diào)整，在相同Si含量(15at％)下，B含量的增加(7、9at％)，α-Fe(Si)的晶粒尺寸D增大，點(diǎn)陣參數(shù)a0下降即Si含量增加，在相同B含量(9.0at％)下，Si含量的增加(13.5、15at％)，α-Fe(Si)的晶粒尺寸D增大，點(diǎn)陣參數(shù)a0下降即Si含量增加。合金的磁導(dǎo)率會(huì)有所降低，損耗也下降。其中以Si＝15at％、B＝9.0at％的效果最佳，損耗P值顯著下降；飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和磁導(dǎo)率μ值略有下降。
用2.0at％V替代1.0at％Nb并調(diào)整Si、B含量后，合金的損耗(P)值和磁導(dǎo)率(μ)值均有所降低。其中以Fe71Cu1Nb2V2Si15B9合金的損耗降低最為顯著，且具有中高矩形比(α)和較高的磁導(dǎo)率(μ)；Fe73Cu1Nb2V2Si15B7合金具有低磁導(dǎo)率(μ)、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)和中低矩形比(α)。
本發(fā)明通過(guò)成份調(diào)配、工藝技術(shù)優(yōu)化，直接制備中、高矩形比材料和中、低矩形比材料。母合金用真空感應(yīng)熔煉爐熔煉，再用單輥快淬法制備非晶合金帶材，繞帶機(jī)進(jìn)行繞制，最后用非晶晶化技術(shù)制備納米晶合金，對(duì)樣品尺寸為φ20×16×10(mm)的樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下1、高磁導(dǎo)率、低損耗、中高矩形比合金性能為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs＝1.08T，靜態(tài)初始磁導(dǎo)率μ0＝98.6mH/m，矯頑力Hc＝1.12A/m，損耗P(0.5T，20KHz)＝14.78W/kg，P(0.3T，100KHz)＝73.81W/kg，αe(1K)＝77.4％。
2、低磁導(dǎo)率、低損耗、中低矩形比合金性能為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs＝1.25T，靜態(tài)初始磁導(dǎo)率μ0＝28.0mH/m，矯頑力Hc＝6.79A/m，損耗P(0.5T，20KHz)＝25.01W/kg，P(0.3T，100KHz)＝97.74W/kg，αe(1K)＝36.5％。
實(shí)施例詳見(jiàn)表1表1、本發(fā)明沒(méi)經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)熱處理的納米晶軟磁合金性能表


表中英文字母的含義T-非晶晶化溫度μe(1k，0.08A/m)一頻率為1000Hz時(shí)在0.08A/m磁場(chǎng)下的動(dòng)態(tài)磁導(dǎo)率P0.3T/100k-頻率為100KHz時(shí)在0.3T磁場(chǎng)下的損耗α-矩形比 Bs-飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Hc-矯頑力
權(quán)利要求
1.一種無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法，其特征在于a、原材料成份調(diào)配采用工業(yè)純鐵Fe、電解銅Cu、金屬鈮Nb、金屬釩V、結(jié)晶硅Si和硼鐵合金B(yǎng)，各元素按原子比核定如下Fe76.5-x-yCu1NbxVySizB9式中0＜X＜5，0＜Y＜7，0＜Z＜20b、將上述元素的配料置于真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，加熱至熔煉溫度1300～1450℃，在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行真空熔煉制備母合金；c、使用單輥快淬法制備非晶母合金帶材，快淬機(jī)的輥速25～40m/s，所得非晶帶材厚度為25～40μm；d、對(duì)制備的非晶帶材使用繞帶機(jī)按器件要求進(jìn)行繞制；e、用非晶晶化技術(shù)制備納米晶合金將上述繞制的帶材樣品或器件置于退火爐內(nèi)，在可控氣氛保護(hù)下進(jìn)行非晶晶化退火處理，要求非晶晶化溫度520～600℃、保溫時(shí)間30～80分鐘，制得納米晶合金；f、冷卻后進(jìn)行性能測(cè)試和結(jié)構(gòu)分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法，其特征在于所述的可控氣氛保護(hù)可以是真空保溫退火或氮、氬隋性氣體保溫退火或氫氣還原性氣氛下保溫退火。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)須磁場(chǎng)處理獲取特殊矩形比納米晶軟磁材料的方法，材料成分調(diào)配即將合金所需的各元素按原子比Fe
文檔編號(hào)C22C33/06GK1621550SQ20041008472
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者紀(jì)松, 譚鎖奎, 張延松, 錢(qián)坤明, 吳敏, 徐云娥 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所