[发明专利]高磁致伸缩铁基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非晶态磁性材料领域，尤其涉及一种高磁致伸缩铁基非晶合金及其制备方法。

背景技术

凝聚态物质大致分为三类：晶态物质、准晶态物质和非晶态物质。不同于传统晶态材料，非晶态合金具有原子排列长程无序、短程有序的特殊微观结构，具有独特的物理、力学、化学和磁学性能，因而拥有广泛的应用前景。非晶合金作为新材料出现于1934年，由德国科学家克雷默(Kramer)用蒸发沉积方法获得非晶合金薄膜。真正的非晶历史是从1960年美国加州理工学院的P.Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态合金(Au₇₅Si₂₅)开始的，使人工合成玻璃的范围扩大到了金属体系，但是其临界冷却速率(Rc)必须要在10⁶K/s以上才能形成非晶，较高的冷却速率使得非晶合金只能以低维尺寸和形状出现，如薄带状、丝状、或者粉末。1969年Pond和Maddin用轧辊法成功制备出具有一定长度的连续非晶合金的条带，这一技术为大规模生产非晶合金创造了条件。同年，陈鹤寿等采用快冷连铸轧辊法(冷却速度＞10⁵K/s)一次做出了供实验研究的非晶薄带，厚约30μm，宽几毫米，长达几十米，为非晶合金的大规模生产奠定了基础。

经过近几十年来长期不懈的努力，国内外科研工作者现已开发制备出Fe基、Ni基、Zr基、Cu基、Mg基、Co基、Ti基、稀土基等块体非晶合金体系。其中Fe基非晶合金因其独特的磁性能、较高的强度、优良的抗腐蚀性和相对低廉的价格，一直是非晶合金材料研究的热点。

然而，作为一种潜在的功能材料，现有已开发的Fe基非晶合金体系还不同时拥有强的非晶形成能力和优良的软磁性能，特别是对Fe基非晶合金的磁致伸缩性能的研究，几乎还是一片空白。因此，开发和研制一种兼具优良磁性能、磁致伸缩性能和强非晶形成能力的Fe基非晶合金体系具有重要的工业应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高磁致伸缩铁基非晶合金及其制备方法。

高磁致伸缩铁基非晶合金的化学分子式为Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z，其中x、y和z分别为Dy元素、B元素和Si元素的原子百分数，100-x-y-z为Fe元素的原子百分数，5≤x≤25，20≤y≤25，0≤z≤10。

所述高磁致伸缩铁基非晶合金的组成元素Fe、Dy、B或Si的原料纯度是99.5％～99.9％。高磁致伸缩铁基非晶合金具有228ppm的高磁致伸缩系数。

高磁致伸缩铁基非晶合金的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将工业纯金属原料Fe、Dy、Si和FeB合金，按Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z非晶合金成分以原子百分含量称量并配料，将称得的目标成分原料放入真空感应磁悬浮熔炼炉中，抽真空后利用电磁场和涡流的作用使合金悬浮加热并熔化，将合金反复熔炼3～5次以获得成分均匀的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z母合金锭子；

步骤二：把步骤一获得的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z母合金锭子去除氧化皮后破碎成小块Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金，并置于酒精中超声波清洗；

步骤三：用步骤二得到的小块Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金装入下端开口且尺寸为(0.3～0.7)mm×5.0mm矩形口的石英管中，抽取真空至4.0×10^-3Pa后，在甩带炉腔体内充入高纯氩气保护，采用高频感应线圈加热使其熔化，调节电流为10～25A，感应温度为1000～1600℃，熔炼2～3min后用高纯氩气把熔融的合金液喷射到高速旋转的铜辊上，迅速凝固并借助离心力抛离辊面，得到连续的Fe_100-x-y-zDy_xB_ySi_z合金薄带；