[发明专利]一种高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M非晶纳米晶软磁合金

说明书

一种高饱和磁化强度Fe‑B‑Si‑P‑C‑Cu‑M非晶纳米晶合金，合金化学成分表达式为Fe_aB_bSi_cP_dC_eCu_fM_g，所述M为Mo,Zr,Nb中的一种或多种,式中a,b,c,d,e,f,g分别表示各对应组分Fe、Si、B、P、C、Cu、M的原子百分比，且满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.7,0≤g≤0.5，f和g不同时为0，a+b+c+d+e+f+g＝100。该合金成本低廉，可利用现有的非晶带材设备获得全非晶态组织，通过类金属的添加，合金具有较高的非晶形成能力，Cu、Mo、Nb和Zr的加入，进一步提高了合金的非晶形成能力、塑韧性和纳米晶形成能力。本发明淬态非晶合金的饱和磁化强度达1.72T，经过热处理后得到的纳米晶合金的饱和磁化强度达1.74T。所制备的非晶纳米晶合金适用于电力工业变压器铁芯、电动汽车、无人机和自动化领域的电机、互感器等，还可用于通讯领域的电磁屏蔽材料等。

技术领域

本发明属于非晶纳米晶合金领域，具体涉及一种具有高饱和磁化强度和较高非晶形成能力的Fe-B-Si-P-C-Cu-M(M＝Mo、Nb、Zr)系非晶纳米晶合金。

背景技术

随着经济快速发展，发展和利用绿色节能环保材料成为了当今时代的主流。铁基非晶合金作为一种新型节能环保型软磁材料，由于不存在晶粒和晶界缺陷，磁各向异性低，因而表现出高磁导率、高饱和磁化强度、高电阻率、低矫顽力、低损耗等优良特性。铁基非晶纳米晶复合材料中α-Fe纳米晶和非晶软磁相之间发生交互耦合作用，可进一步降低合金的磁各向异性和磁致伸缩效应，因而合金具有高的饱和磁化强度和磁导率，在电力、电子和信息传输与转换等领域有广泛的应用价值。

目前，铁基软磁合金体系主要是Fe-B，Fe-P-C,Fe-P-B,Fe(Co,Ni)-Si-B等体系，主要由日本的研究人员开发和推广。传统的非晶合金成分主要有：Fe₈₀B₂₀合金，牌号Metglas2605，饱和磁化强度为1.61T,矫顽力为3.2A/m；Fe₇₈B₁₃Si₉合金，牌号Metglas2605S-2，饱和磁化强度为1.56T,矫顽力为2.4A/m。典型的Fe基软磁纳米晶合金有：Fe₉₀Zr₇B₃合金，牌号Nanoperm，饱和磁化强度为1.63T,矫顽力为5.6A/m；Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁合金，牌号Finemet，饱和磁化强度为1.24T,矫顽力为0.53A/m。

近年来，国内在非晶纳米晶合金方面开展进行了大量研究，2006年，沈宝龙等人开发出不含其他金属组元的软磁性铁基块体非晶合金Fe₇₉P₁₀C₄B₄Si₃，该合金的临界尺寸为1mm，饱和磁化强度达到1.53T。由于类金属元素P和C的添加，合金的非晶形成能力得到了提升，而且铁含量的增加使得它的饱和磁化强度也得到了提高。

2011年，吕昭平等报道了微量铜掺杂的Fe_75.3C_7.0Si_3.3B_5.0P_8.7Cu_0.7块体非晶合金，发现微量Cu的添加不仅提高了合金的饱和磁化强度(达到1.61T)，还显著提高了合金的非晶形成能力。