[发明专利]一种铁基纳米晶软磁合金

说明书

本发明涉及一种铁基纳米晶软磁合金，该铁基纳米晶软磁合金的合金表达式为Fe_aSi_bB_cP_dC_eCu_fNb_gM_h，M为金属元素Sn或Ga中至少一种，合金表达式中a、b、c、d、e、f、g和h分别表示各组分的原子百分比，且满足以下条件：a为78～86，b为1～7，c为7～15，d为0~6，e为0～1，f为0～2，g为0～3，h为0～2，a+b+c+d+e+f+g+h=100；该铁基纳米晶软磁合金应用于变压器、电感器和导磁片等电力电子领域；该铁基纳米晶软磁合金具有优异的软磁性能且宽的热处理退火区间，成型性好，制备工艺简单等。

技术领域

本发明属于软磁材料技术领域，具体涉及一种铁基纳米晶软磁合金。

背景技术

铁基纳米晶合金具有优异的软磁性能，包括高饱和磁感应强度和初始磁导率，低的矫顽力和损耗，良好的频率稳定性等，被广泛应用于电力电子等领域。其中，FINEMET由于其综合软磁性能较好，得到了很好的应用。然而，和传统硅钢相比，FINEMET的饱和磁感应强度较低，使其在相同的工作条件下占用更大的体积。此外，由于较多贵金属元素Nb的添加，增加了一定的成本，一定程度上限制了它的应用范围。而后来发展的Nanomet尽管具有优异的软磁性能和较高的饱和磁感应强度，但是其苛刻的退火工艺在一定程度上限制了应用。

随着电子器件向小型化以及高效化发展，发展兼具优异软磁性能和简单制备工艺的纳米晶合金势在必行。传统提高饱和磁感应强度的方法有两种，一种是优化成分。即控制合金中各组分的含量，增加铁磁性金属含量和改变类金属含量。过高的铁含量会造成合金非晶形成能力不足。类金属含量过高则会降低磁饱和。因此需要找到一个合适的区间使得构成元素发挥作用达到提高软磁性能作用。另一种方法是通过优化退火工艺尽可能地改善非晶基体相中纳米晶α-Fe(Si)相的析出。均匀细小尺寸的纳米晶颗粒的析出有助于提高合金的软磁性能。

CN106756643A公布了一种Fe-Si-B-P-Cu-C非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，该合金由于具有较高的铁含量，所以具有高达1.95T饱和磁感应强度。但是，该非晶纳米晶软磁合金矫顽力达到28A/m，软磁性能较差，有待提高。

CN102732811A公布了一种Fe-Si-B-P-Cu-X铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，X为Al、Cr、Mn、Ti中的一种或一种以上。该合金的饱和磁感应强度为1.56～1.84T，但其矫顽力较大，软磁性能有待进一步提高。

CN106917042A公布了一种FeSiBCu(NbM)铁基纳米晶合金，该成分合金矫顽力能达到4A/m，但是饱和磁感应强度较低，只有1.41T，饱和磁感应强度有待提高。

CN104087833A公布了一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，其成分为为FeSiPCuM，矫顽力3A/m，饱和磁感应强度约为1.5T左右，但其磁导率和磁饱和较低，磁性能有待提高。

综上所述，既要实现高饱和磁感应强度，同时又要求合金兼具良好的非晶形成能力和工艺性，仅仅通过提高Fe含量和传统热处理工艺难以实现。如何突破上述瓶颈是当前铁基纳米晶软磁合金材料研究中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种铁基纳米晶软磁合金，它具有优异的软磁性能且宽的热处理退火区间，成型性好，制备工艺简单。