[发明专利]一种韧性增强的铁基块体非晶软磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种韧性增强的铁基块体非晶软磁合金及其制备方法，属于磁性功能材料领域。

背景技术

铁磁性块体非晶合金结构均匀，没有晶界和磁晶各向异性，没有沉淀相和杂质，对磁畴壁运动的钉扎作用很小，而且电阻率高，因而具有低损耗、高磁导率以及高饱和磁化强度等优点，同时铁基非晶原材料丰富、制备流程短、产品节能环保，使得一些Fe基非晶合金条带在电力转换(如变压器)等领域得到了广泛的应用。随着科学技术的迅速发展，要求电磁元件制备简单化和体积小型化，然而，由于非晶形成能力的限制，一定程度上阻碍了其更广泛的应用，所以迫切需要开发出具有强非晶形成能力和高饱和磁化强度的Fe基块体非晶合金。

日本专利4044531公布了一种超高强度Fe-Co基块体金属玻璃合金，化学成分为[(Fe_1-aCo_a)_0.75Si_XB_0.25-X]_100-YM_Y，M为Nb，Zr，W，Cr，Mo，Hf，V和Ti中一种或几种，具体原子百分含量为0.1≤a≤0.6，0.03≤X≤0.07，1≤Y≤4(at.％)。其最大非晶形成能力为5.0mm，但文献报道其饱和磁感应强度只有0.84T；非晶形成能力最小为2.0mm样品的饱和磁感应强度最高也只有1.13T。可以看出该体系虽有较高非晶形成能力但是饱和磁感较低，由于添加了战略资源Co，极大的提高了原料成本。

日本专利4319206公开了一种软磁Fe基金属玻璃合金，其组分为Fe_79-xMo_xP₁₀C₄B₄Si₃(x＝2～5at.％)，非晶形成能力为1.5～4.0mm，但其饱和磁感应强度也只有1.14～1.39T。

日本专利WO 2008/068899A1的PCT申请公开了一种非晶合金组合物，其可以在空气中制备，不需要高纯氩气的环境，能大大缩短生产周期和降低成本。其组分为Fe_aB_bSi_cP_xCu_y，73≤a≤85at.％，9.65≤b≤22at.％，9.65≤b+c≤24.75at.％，0.25≤x≤5at.％，0≤y≤0.35at.％，且0≤y/x≤0.5。其中成分为Fe₇₆Si₉B₁₀P₅的合金，饱和磁感应强度高达1.51T，具有0.8A/m的极低矫顽力，但是非晶形成能力仅为2.5mm。此申请中还公开了成分为Fe₇₅Si₉B₁₀P₅Mo₁和Fe₇₅Si₉B₁₀P₅Nb₁的块体非晶合金，前者饱和磁感应强度1.43T，但其最大直径为2.5mm；后者饱和磁感应强度为1.45T，其最大直径也只有3.0mm。

综上所述，为了获得强非晶形成能力的Fe基非晶合金通常需要在合金中添加大量的非铁磁性元素，然而非磁性元素的加入，会大大降低其饱和磁化强度或者恶化其它软磁性能，同时提高了原材料成本。非晶合金本身独特的无序化原子结构，合金内部缺少位错、孪晶等晶体缺陷，通常在室温以及低于室温的条件下，不能像晶态材料那样，发生持续的塑性变形，变形只发生在高度局域化的剪切带，从而产生脆性断裂，严重制约了块体非晶合金的工业化应用。因此本领域需要开发兼具强非晶形成能力、韧性良好的高饱和磁感应强度铁基块体非晶软磁合金，从而大幅突破铁磁性块体非晶在生产工艺及应用方面的限制与困难度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种韧性增强的铁基块体非晶软磁合金及其制备方法。该合金非晶形成能力强、韧性好、且软磁性能优异。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：