[发明专利]一种镍基纳米晶软磁薄带合金及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种镍基纳米晶软磁薄带合金及其制备方法。

背景技术:

99801411.7号申请涉及一种软磁铁－镍－合金,其具有35至 65重量%的镍和一种或多种稀土金属铈、镧、镨、钕以及熔化条件下的夹杂,其中,稀土金属的总量是0.003～0.05 %。其矫顽磁场强度Hc为2.5-24A/m。但是其合金体系的磁性能不高，特别是矫顽力和磁导率性能不能满足性能要求。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种镍基纳米晶软磁薄带合金，该薄带合金材料具有低的矫顽力。

本发明的另一目的是提供一种镍基纳米晶软磁薄带合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种镍基纳米晶软磁薄带合金材料，其特征是：其各成分的重量百分含量为：Ta 0.03％～0.05％，Nb 0.01％～0.03％, Al 2％～4％，Zn 2％～4％, Gd 4％～7％, Er 0.01％～0.05％，Cu 0.01％～0.05％，Os 0.01％～0.05％，其余为Ni。

该镍基纳米晶软磁合金薄带合金的组织特点为纳米晶。

本发明镍基纳米晶软磁薄带合金材料的制备方法，其具体步骤如下：

（1）首先按照上述合金成分进行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu 、Os 、Ni的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd 的重量百分比为35%；

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1530-1550℃，浇注冷却后得到母合金；

（3）然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1510-1530℃，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，所述重熔管式坩埚内设有一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与重熔管式坩埚内壁的间隙为0.5-0.9mm，母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮拖拽形成合金带；

（4）然后将合金带置于300-350℃，保温2-4小时，得到镍基纳米晶软磁合金薄带合金。

所述真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26～28m/s，所得合金带的厚度为150-300μm，宽度为3-5 mm。

本发明具有如下有益效果：

本发明合金采用的Er和Gd都可提高非晶形成能力。成份中的Er和Gd共同存在可使团簇中原子间相互作用强, 则原子扩散便困难，因此提高材料非晶形成能力。

Al和Zn为纳米晶形核提供位置。Nb是纳米晶合金形成的关键元素, Nb元素的加入提高了材料的晶化温度，改变了晶化激活能，其中形核激活能（Eg）、晶化起始激活能（Ex）和第一晶化峰激活能都大大增加。Nb的加入不但提高了合金非晶形成能力, 而且Nb半径较大,扩散缓慢, 在纳米晶形成过程中抑制晶粒的长大,降低了晶粒尺寸。Cu是纳米晶形成的关键元素。合金晶化过程中, Cu 首先析出, 为纳米晶形核提供位置。Al、Zn、Nb、Cu共同作用，保证了纳米晶的形成。

Ta和 Os 提高非晶形成能力并阻碍纳米晶长大。Ta、 Os、Er和Gd结合可有效控制纳米晶长大。

Al和Zn具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高。添加Er 元素的合金具有降低矫顽力的作用。成份中添加 Gd元素是良好的铁磁性元素，使合金材料具有改善软磁性能、降低矫顽力的作用。Al、Gd、Er、Zn和Ni结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的磁导率和降低了合金的矫顽力。

本发明合金在凝固中，采用快淬方式冷却和合金化结合，可以有效减小合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，既保证了合金的磁性能，也保证了合金的力学性能。热处理可降低快淬造成的内应力，改善合金的韧性。

本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，因此也就保证了合金的质量。

该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。

附图说明:

图1为本发明实施例一得到的材料的金相组织图。

由图1可以看出，本发明得到的镍基纳米晶软磁薄带合金的组织致密均匀。

具体实施方式:

实施例一：

本发明镍基纳米晶软磁薄带合金的制备过程如下：