[发明专利]一种高强度大塑性块体非晶磁性合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非晶态合金技术领域，特别涉及一种高强度大塑性铁钴镍基块体非晶合金磁性材料及其制备方法。

背景技术

非晶态材料是固体材料中很重要的一种。与晶态材料相比，材料的非晶态是一种亚稳态，在液相冷却的过程中，原子排列来不及完成向晶态的转变而得到，保留了长程无序状态。非晶态材料很早就有，像琥珀和玻璃，然而非晶态合金在非晶材料中出现较晚，在1938年，Kramer首次报道蒸发沉积法得到非晶态的金属薄膜(J.Karmer，Z.Phys.，106(1937)675)，直到1960年，美国科学家Duwez报道了喷枪快速冷却得到了非晶合金Au₇₅Si₂₅(W.Klemnt，R.H.Wilens，andDuwez，Nature，181(1960)869-870)。

从1967年美国科学家Duwez报道Fe-P-C体系具有软磁性能(Duwez，andS.C.H.Lin，J.Appl.Phys.，38(1967)4096-4097)，铁基非晶态合金引起人们的广泛注意。铁基非晶态合金由于其无序的结构，使其拥有比硅钢低一个数量级的矫顽力和高一个数量级的磁导率，人们对此非晶态合金作为新一代软磁材料寄予厚望。

非晶态金属材料不仅磁性能好，而且具有独特的力学性能，相比一般晶态金属材料，具有高强度、高硬度、高比强度、大的弹性应变极限(约2％)等，有希望在力学上应用。Liquidmetal公司已投入使用的Zr基和Ti基块体非晶合金具有高达1900MPa的断裂强度，是传统晶态合金的两倍左右(http://www.liquidme-tal.com/applications/properties/)。井上明久和沈宝龙等制备的Co₄₃Fe₂₀Ta_5.5B_31.5块体非晶合金的断裂强度到达5185MPa(Akihisa Inoue，Baolong Shen，HisatoKoshiba，et.al.，Nature Mater.，2(2003)661-663.)。王剑锋等制备的Co₅₅Ta₁₀B₃₅的断裂强度达到6020MPa(Jianfeng Wang，Ran Li，Nengbin Hua and Tao Zhang，JMater.Res.，26(2011)2072-2079)。但是这些合金中由于大量使用了价格高昂的Co元素，故其成本较高，因此，寻求一种成本低、并且具有较高非晶形成能力、高强度、大塑性的非晶合金一直是科技工作者的研究热点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状提供一种具有高非晶形成能力、高断裂强度、大塑性以及优异软磁性能的块体非晶合金及其制备方法。本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种高强度大塑性块体非晶磁性合金，其分子式为：

Fe_xCo_yNi_zNb_aB_bCu_c

式中x、y、z、a、b、c分别表示各对应组分的原子百分含量，其中0≤x≤54，14≤y≤67，0≤z≤34，5≤a≤8，25≤b≤30，0≤c≤1，并且x+y+z+a+b+c＝100。

作为优选，所述的10≤x≤40，进一步优选为20≤x≤35。

作为优选，所述的26≤z≤34，进一步优选为30≤z≤34。

作为优选，所述的13≤y≤55，进一步优选为15≤y≤40，更优选为15≤y≤35。

本发明高强度大塑性块体非晶磁性合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将单质Fe、Co、Ni、Nb、B和Cu按上述分子式所示的原子百分含量进行配料；

步骤2：将步骤1配制好的原料装入电弧炉中，在氩气气氛中反复熔炼，冷却后得到的母合金锭进行表面打磨，清洗后破碎成小块样品，；

步骤3：将步骤3得到的小块样品采用铜模铸造法制备得到块体非晶合金。

作为优选，所述的单质Fe、Co、Ni、Nb、B和Cu的纯度均不低于99wt.％。