[发明专利]一种Ta掺杂的FeCo基软磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于软磁合金技术领域，具体涉及一种Ta掺杂的FeCo基软磁合金及其制备方法。

背景技术

软磁材料是指剩磁(Mr)和矫顽力(Hc)均很小的铁磁材料。软磁材料的特点是易磁化、易去磁，且磁滞回线较窄，常用来制作电机、变压器、电磁铁等电器的铁心。

合金化粉末的制备方法通常采用机械合金化法，利用高能球磨技术，在高速转动的球磨罐中实现混合粉末的合金化。

铁钴基纳米晶软磁合金与铁基、铁硅基的纳米晶软磁合金相比，具有居里温度高的优点，因此它解决了铁基、铁硅基的纳米晶软磁合金只能在低温下应用的限制。

铁钴基软磁合金具有高磁导率、高饱和磁通、低矫顽力、低铁损等优点，但由于其强度及韧性较低，其应用主要限制在条带和薄膜的形式，而难于广泛应用。而航空航天领域中常用的电机材料要求既有良好的软磁性能，同时兼具一定的强度及硬度，以满足其特殊的服役环境。

目前广泛研究试用的Fe₄₃Co₄₃Si₉B₅合金，其力学性能如抗拉强度为205.3Mpa，显微硬度HV_0.1为215.98Mpa，但是距离航空航天领域中常用电机材料的性能要求还相差很多，因此急需新的材料来替代现有材料。

目前针对提高软磁合金的机械性能主要采取合金元素添加、制备工艺的改善等几个方面。如参考文献1：R.S.Sundar，S.C.Deevi，Influence of alloying elements on the mechanical properties of FeCo-V alloys，Intermetallics，12(2004)921-927.中R.S.Sundar中发现V和Ni元素的添加可以使得FeCo基软磁合金在高温时具有良好的延伸率和抗拉强度。参考文献2：Baolong Shen，Akihisa Inoue，Chuntao Chang，Superhigh strength and good soft-magnetic properties of(Fe，Co)-B-Si-Nb bulk glassy alloys with high glass-forming ability，Appl.Phys.Lett.85(2004)4911.中Baolong Shen通过快速凝固的方法得到大块CoFeTaB金属玻璃，显著提高了其断裂强度，但是通过快速凝固的方法制得的金属玻璃合金存在热稳定性差以及韧性低的缺点。参考文献3：Ronghai Yu，S.Basu，L.Ren，Y.Zhang，A.P.Majidi，K.M.Unruh，J.Q.Xiao，High Temperature Soft Magnetic Materials：FeCo Alloys and Composites，IEEETransaction on Magnetics 36(2000)3388中Ronghai Yu中采用电子束沉积的方法制备出的FeCo基软磁复合材料取得了较高的屈服强度和抗拉强度。但是传统的制备FeCo基软磁合金的工艺比较复杂，因此如何提高FeCo软磁合金的高温使用性能以及获得一种工艺简单，成型能力好的制备工艺则显得非常重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种Ta掺杂的FeCo基软磁合金及其制备方法，所述的Ta掺杂的FeCo基软磁合金通过在FeCo基软磁合金的基础上添加Ta元素，提高了合金的力学性能，使得Fe_43-xCo₄₃Si₉B₅Ta_x软磁合金在航空航天电机铁心材料上的应用领域更广，有效地解决航空航天电机材料的应用受其力学性能限制的问题。

本发明提出的一种Ta掺杂的FeCo基软磁合金，该合金具体为Fe_43-xCo₄₃Si₉B₅Ta_x合金，其中0＜x＜3，x优选为0.5≤x≤2，x进一步优选为0.5、1、1.5或者2。该合金基体为α-FeCo相，Ta₅B₆作为第二相弥散分布在α-FeCo基体相中，形成一种网格结构。所述的Ta₅B₆相的弥散分布抑制了α-FeCo相的晶粒长大，并且其本身作为一种第二相强化提高了合金的硬度和强度。