[发明专利]一种铁基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基非晶合金及其制备方法。

背景技术

非晶合金具有特殊的结构，不像传统晶体那样存在晶粒晶界，与具有相 同成分的多晶合金相比，具有更好的耐腐蚀性、磁性能、电性能和耐磨性。 非晶合金是一种长程无序、短程有序结构，不存在周期性排列的晶体结构， 因此也不会存在位错这种缺陷，在变形过程中不会发生由位错引起的种种断 裂方式，因此其力学性能也更优异。

到目前为止，已经可以制备成不同基体，包括Pd、Mg、Ln、Zr、Cu、 Co、Ti、Ni、Nd和Fe基的非晶合金。与其它的大块非晶合金体系相比，Fe 基非晶合金的原材料价格大大降低，本身又具有高强度、高硬度、高耐蚀、 较好的软磁性能和较高的热稳定性，因而是最具有应用价值的非晶合金。

铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯，具有优异软磁性能的铁基 非晶材料将是替代传统硅钢片和铁氧体的最佳候选材料，由于铁基非晶变压 器良好的经济和社会效益，被称为“绿色材料”，它在我国被列为“九五”期间 重点推广的15种工业产品之一。此外，利用铁基非晶合金的高伸缩特性还 可制作防盗标签。

在现有技术中，大块非晶合金即金属玻璃的形成通常是将熔融的金属合 金以较快的冷却速度冷却到玻璃转化温度以下，在快冷过程中抑制了晶核的 形成和长大，直接凝固形成一种结构上为长程无序的非晶态合金。通常我们 将毫米尺寸的非晶合金定义成大块非晶合金。

通常，铁基合金的非晶形成能力较低，所得到的样品均为丝状或薄带状。 铁基非晶合金薄带已经应用于磁性材料领域，然而在实际应用中，由于铁基 非晶合金薄带之间存在较多空隙使饱和磁化强度减小，而降低了变压器的效 率。另外由于尺寸太小的影响，铁基非晶合金很难制备出形状复杂的磁性器 件，因而其在应用中受到了很大的限制，因而需要寻找非晶形成能力较大的 大块铁基非晶和金。

CN101033530A公开了一种铁基大块非晶合金材料，其特征在于该铁基 大块非晶合金材料的化学式为Fe_aM_bCr_cMo_dC_eB_fY_g，式中45＜a＜60，1＜b＜5， 5＜c＜20，5＜d＜15，5＜e＜15，0.5＜f＜10，0.5＜g＜3，其中a、b、c、d、e、f、g 为原子百分比，不可避免的杂质Si、S、P、O含量之和的重量百分比＜0.5％； 式中M为Ni、Cu、Nb元素中的任意一种。

但该铁基非晶合金的非晶形成能力仍然较低，在该申请的实施例中所制 备的铁基非晶合金的直径仅为4mm以下。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的铁基非晶合金的非晶形成 能力较低、临界尺寸较小的缺点，提供一种非晶形成能力较高、临界尺寸较 高的铁基非晶合金及其制备方法。

本发明提供了一种铁基非晶合金，其中，该铁基非晶合金的组成如下面 的通式所示：(Fe_xCo_1-x)_a(ETM)_bC_cB_dRE_e；其中，a、b、c、d和e均为原子百 分数，40≤a≤60，0＜b≤30，0＜c≤20，0＜d≤10，0＜e≤10，且a+b+c+d+e ＝100；x为原子分数，0.5≤x＜1；ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB 族元素中的一种或几种元素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。

本发明还提供了所述铁基非晶合金的制备方法，该方法包括，将铁基非 晶合金的原料进行熔炼并冷却成型，其中，所述铁基非晶合金原料包括Fe、 Co、ETM、C、B和RE，并且它们的加入量满足如下通式表示的各组分的 比例：(Fe_xCo_1-x)_a(ETM)_bC_cB_dRE_e，其中，a、b、c、d和e均为原子百分数， 40≤a≤60，0＜b≤30，0＜c≤20，0＜d≤10，0＜e≤10，且a+b+c+d+e＝100； x为原子分数，0.5≤x＜1；ETM为IVB族元素、VB族元素和VIB族元素中 的一种或几种元素；RE为稀土元素中的一种或几种元素。