[发明专利]一种纳米晶合金带材及其制备方法

说明书

本发明涉及软磁材料领域，尤其涉及一种纳米晶合金带材，是纳米晶合金带材的成分设计、制备方法、带材表面质量评价等。所述纳米晶合金带材包括原子百分含量如式(Fe_1‑aM_a)_{1‑x‑y‑z‑b‑c}Si_xB_yP_zC_bA_c所示元素的合金，其中M为Co、Ni的一种或两种，A为Cu或Au，0＜x≤3.0，5.0≤y≤12，0＜z≤4.0，0≤a≤0.5，0＜b≤1.6，0.02≤c≤1.0，熔炼所述合金采用单辊快淬法通过快速冷却的方式制备所述的非晶合金带材，再进行快速热处理制备出纳米晶合金带材，该纳米晶合金带材具有高饱和磁感应强度(大于或等于1.75T)、低的横向瓢曲。

技术领域

本发明涉及软磁材料领域，尤其涉及一种铁基的纳米晶合金带材，主要包括其成分设计、制备方法、带材质量评价等。

背景技术

非晶软磁合金具有优良的软磁性能，广泛应用于电力电子、电子信息等领域。随着信息处理和电力电子技术的快速发展，各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。目前使用较多的软磁合金主要有硅钢、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金、铁氧体等。相对于硅钢而言，铁基非晶及纳米晶合金具有较低的损耗，但其Bs(饱和磁感应强度)较低，不利于设备的小型化及轻量化，所以高Bs的软磁合金具有很好的应用前景。

根据文献报道对于高Bs的软磁合金材料的研发现阶段主要有FeCuB(Si)系、FeSiBPCu系、Fe(Zr、)B系及FeCo系，以上系别的合金其Bs均能大于1.7T。但Fe(Zr、)B系及FeCo系两种软磁合金由于材料价格昂贵，成本过高，高昂的售价使得客户很难接受，阻碍了生产的拓展，很难实现市场化、工业化，所以工业化的高Bs铁基纳米晶合金研究主要集中在FeCuB(Si)系、FeSiBPCu系。

在目前专利文献中研发出的高Bs带材一般都具有初始晶化，且在文献中都未提到带材的铸造质量及铸造质量的评价方法，尤其是带材表面质量的评价方法。但对于高Bs合金而言，任何合金体系，随着Fe含量的上升，其非晶形成能力与制备条件匹配难度增大，即越难制备成非晶态且连续铸造的难度更大。经过大量的实验证明，上述FeCuB(Si)系、FeSiBPCu系两种体系的带材在工业化过程中，有较大难度实现连续铸造，且带材表面质量较差，影响后续热处理及应用。而本发明人在实验过程中发现，对于带材质量影响较多的主要是带材在制备态时会出现较严重的横向瓢曲，而出现横向瓢曲的主要原因就是冷却过程中产生的内应力。出现横向瓢曲的带材严重影响后续热处理的难度并且带材性能无法保证。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高Bs、较小横向瓢曲的铁基的纳米晶合金带材。

Fe基纳米晶带材是以Fe元素为主，加入少量Cu、Si、B等元素，所构成的合金经快速凝固工艺所形成一种非晶态合金带材，这种非晶态合金带材经热处理后可获得直径为纳米级别的晶粒，弥散分布在非晶态的基体上。在制备高Bs纳米晶合金带材的过程中，纳米晶合金带材宽度方向的两侧边缘易出现横向瓢曲，经过研究分析，产生横向瓢曲的主要原因是在熔融钢水急速冷却制得高Fe非晶合金带材的冷却过程中的冷却不均匀带来的内应力导致的，横向瓢曲影响后续热处理及加工，且横向瓢曲区域有不均匀的结晶现象，热处理过程中微晶粒异常长大，更加增大了纳米晶合金带材热处理的困难，导致纳米晶合金带材性能恶化。本技术发明通过优化成分设计及制备工艺解决以上问题，并对非晶纳米晶合金带材的表面质量进行评价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种纳米晶合金带材，所述纳米晶合金带材包括原子百分比含量如式(Ⅰ)所示元素的合金：