[发明专利]微量稀土钇改性的低成本高导磁铁基纳米晶合金

说明书

技术领域

本发明涉及的是铁基非晶纳米晶合金材料的制备领域，具体为微量稀土钇改性高导磁铁基纳米晶合金。 

背景技术

1988年日本日立金属的Yoshizawa等人发现了一种新型的铁基软磁合金“Finemet”，其典型成分为Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃(Journal of Applied Physics，1988，64：6044-6046)，这种软磁合金具有高导磁、低铁损等特性，得到了广泛的应用。 

上述铁基纳米晶合金的制备原理是通过快速凝固工艺首先制备出非晶合金带材，然后经过晶化退火后形成非晶与纳米晶混合结构，其中Cu偏聚预先析出，在Cu团簇周边α-FeSi再进行形核，因此Cu具有促进形核的作用；而Nb从α-FeSi晶粒中排出，在剩余非晶相中富集，并稳定剩余非晶相，从而具有抑制晶粒长大的作用。在现有铁基纳米晶合金中，Nb是不可缺少的元素，含量通常大于5％，然而Nb的价格昂贵，Nb元素占据了原材料总成本的70％以上，这导致铁基纳米晶合金的原材料成本非常高。 

中国发明专利CN1621550A公开了一种Fe_76.5-x-y-zCu₁Nb_xV_ySi_zB₉(原子比)纳米晶合金，使用V代替了部分Nb。该类铁基纳米晶合金可以不经磁场处理而具有特殊的矩形比，但是，相对Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃纳米晶合金而言，该类铁基纳米晶合金的导磁率下降，矫顽力上升。 

2005年6月，北京安泰科技有限公司在中国发明专利CN1621552A中公开了一种“含有微量稀土元素的铁基纳米晶合金”，其特征主要在于稀土元素中的Ce的含量为0.001-0.5％，稀土元素还包括Nd、Sm、La、Tb中的任意一种或一种以上之和为0.001-0.5％，此外，其他特征还在于Mo、Nb元素的任意一种的含量为4-7％。从公开的实施例来看，Nb与Mo含量之和最低的为5％，且该类铁基纳米晶合金不含有稀土钇。 

中国专利96120255.6还公开了一种含有1％Zr或Y的铁基纳米晶合金。该类铁基纳米晶合金虽然具有良好的韧性，但是，由于含有较多的Zr或Y等极易氧化的元素，所以这类铁基纳米晶合金只能是在真空保护的环境中进行喷吹和制带的处理，其工艺难度大和限制了工业化大规模的生产及发展，并且该类铁基纳米晶合金的原材料成本大大增加。 

从目前国内公开的专利来看，具有高导磁的铁基非晶/纳米晶合金，基本上都具有高的Nb含量，Nb、Mo元素总和均大于5％，这导致母合金的原材料成本非常高。随着铁基纳米晶合金应用领域扩展，产业化规模越来越大，迫切需要降低原材料成本，并改善钢液流动性，易于在大气环境中制带。 

发明内容

本发明的目的是提出一种具有成分设计合理，铌含量较低，制备处理工艺简单和产品导磁率高并含有微量稀土钇的铁基纳米晶合金。 

本发明的的另一个目的是提供一种微量稀土钇改性高导磁铁基纳米晶合金的制备方法。 

为了实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是，微量稀土钇改性高导磁铁基纳米晶合金，其具体化学成分重量比(％)为：Fe81-86；Si7-9；B1.8-2.2；Cu0.8-1.5；P0.2-1.3；Nb3-5；M4-6.5，稀土元素钇0.0003％-0.02％。 

所述的M为Nb、Mo、V、Mn中的任意两种或三种。 

所述的Nb、Mo元素的总含量低于5％。 

微量稀土钇改性高导磁铁基纳米晶合金制备方法，首先在大气环境下熔炼制备母合金，可以采用中频、工频等电感应加热炉进行熔炼；其次，将母合金进行二次熔炼，熔炼过程中可以采用炼钢用造渣剂进行保护，以防止氧化并有助于捞渣；再次，在大气环境下，采用单辊甩带机制备成非晶合金薄带；最后，将由非晶合金薄带卷绕好的铁芯在真空退火炉中进行晶化退火。 

本发明的有益之处在于，成分设计合理，铌含量较低，制备处理工艺简单和产品导磁率高，具有改善钢水的流动性，使非晶合金薄带的可喷制时间大大延长，明显提高非晶合金薄带的合格率，同时具有铁基纳米晶合金具有优异的导磁率。 

具体实施方式