[发明专利]一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金及其制备方法。本发明提供了一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金，其化学式为：Fe_aSi_bB_cP_dCu_eC_fM_g。本发明还提供了一种制备方法，包括：步骤1：将铁，硅，硼铁，磷铁，铜，碳铁，钛，钒，铬，铌、铌铁，钼，锆混合并进行多次熔炼形成合金锭；步骤2：将合金锭破碎超声清洗，烘干得到破碎的合金锭；步骤3：将破碎的合金锭通过单辊急冷甩带法制备得到合金薄带；步骤4：将合金薄带进行热处理，保温得到铁基软磁合金。本发明提供了一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金及其制备方法，解决了现有的铁基非晶纳米晶软磁材料制备工艺难度大，合金矫顽力高、脆性大和硬度高的技术问题。

技术领域

本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金及其制备方法。

背景技术

在20世纪70年代，基于合金熔体旋淬技术作为新型非晶合金体系开发的主要手段，由于在快淬过程中引入大量的内应力显著增大了矫顽力且其磁性能对应力敏感性等问题，极大地限制了非晶态合金的发展。但研究发现，通过热处理工艺优化能够有效地释放由制备过程中产生的微观结构不均匀性和内应力，显著的降低其矫顽力和损耗，从而改善合金性能。非晶合金具有优异的软磁性能源于其原子呈长程无序排列的结构特征，而成分的差异性、结构的均匀性以及残余内应力等因素均能对合金性能造成显著影响，因而造成了合金的非晶形成能力不足、饱和磁感应强度较低以及矫顽力过高等问题。非晶合金迫切需求基于创新合金成分及热处理工艺优化对合金的微观结构演变与其磁性能及韧塑性调控的研究方法和设计理念，制备出高性能的Fe基非晶合金体系已成为非晶合金研究领域的共识。1988年日本的Yoshizawa等人首先发现Fe-Si-B-Cu-Nb合金体系，呈现出低矫顽力、高磁导率以及低损耗等特点。经过20多年的研究发展，目前的铁基非晶/纳米晶合金已经主要发展成为三大体系，即Finemet(Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃)系合金、Nanoperm(Fe-M-B,M＝Zr,Hf,Nb等)系合金和HITPERM(Fe-Co-M-B,M＝Zr，Hf，Nb等)系合金。其中Finemet合金以其较好的软磁性能以及较低的成本在许多领域得到了广泛的推广。但是由于其饱和磁感应强度较低(仅1.25T左右)，与高饱和磁感应强度的硅钢相比，在同等条件下应用需要较大的体积，严重的限制了其应用。此外，与硅钢相比由于其含有贵金属Nb，也加大了材料的成本，不利于社会的发展。

目前各类传感器、互感器等磁性器件主要使用Finemet合金，但是其饱和磁感应强度低，成本昂贵，极大限制了该领域的发展。为了适应轻量化、小型化以及高效化的发展要求，设计一种新型的具有高饱和磁感应强度、低成本的软磁合金材料日益重要。对于铁基非晶纳米晶软磁材料而言，要提高合金的饱和磁感应强度，需尽量的提高强磁性铁元素的含量；降低成本，则需尽量的少添加价格昂贵的金属元素Nb。然而，首先，高铁含量合金体系的非晶形成能力低，导致制备工艺难度增大；其次，高含量类金属元素造成合金脆性大且软磁性能不足；再者，对于无Nb低Cu的FeSiBCuPC合金体系，在晶化过程中纳米颗粒极易快速且不均匀长大，导致其存在矫顽力高、脆性大、硬度高等问题。

因此，现有的铁基非晶纳米晶软磁材料制备工艺难度大，合金矫顽力高、脆性大和硬度高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种高饱和磁感应强度新型铁基软磁合金及其制备方法，解决了现有的铁基非晶纳米晶软磁材料制备工艺难度大，合金矫顽力高、脆性大和硬度高的技术问题。