CN101423918A - 一种Fe-Co基大块非晶合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁钴基大块非晶合金及其制备方法。本发明的铁钴基大块非晶合金成分(原子百分含量)为:Fe 28~ 40%、Co 28~40%、Zr 1~6%、Nd 2~ 8%、Nb2~10%、B 15~25%。制备过程如下:(1)按上述合金配方配料,用真空非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼,熔炼电流密度为100~220A/cm2,并将母合金翻身熔炼数次;(2)重熔母合金后采用铜模负压吸铸法浇注,制得铁钴基大块非晶合金。本发明的磁性合金的软磁性能较好,最大饱和磁化强度高达79Am2/Kg。
Description
技术领域
本发明涉及一种Fe-Co基大块非晶合金及其制备方法,属磁性合金材料及加工工艺技术领域。
背景技术
自从1960年,加洲理工大学的Dewes教授首次制备出非晶态Au-Si合金到现在,非晶合金的研究已经取得了巨大的进展。由于非晶合金具有优异的机械性能、抗腐蚀性能以及磁性性能,使得某些合金系的非晶合金拥有良好的应用前景。其中,磁性大块非晶的应用最为广泛。
自1967年,首次制备出了铁磁性非晶Fe-P-C,人们发现一些Fe基和Co基非晶合金具有良好的软磁性能,但是一直以来Fe基和Co基非晶合金的玻璃形成能力限制着这些合金只能以薄带,丝或粉末的形状存在。为了克服非晶合金材料的形状和尺寸的限制,人们在近十余年来为制备大块非晶合金作出了不懈的努力。近年来,在三维大尺寸块状非晶合金的研究领域取得了较大突破,利用Zr-Al-Ni-Cu系母材制备了直径达15mm的非晶棒材。1997年,日本东北大学的Inoue研究小组研究了Pd-Ni-P合金,并通过用Cu取代了30%的Ni得到了72mm厚度的Pd-Cu-Ni-P合金。被认为是迄今为止具有最好玻璃形成能力的合金系
Akihisa等人用金属模浇铸法制得Fe70Al5Ga2P9.65C5.75B4.6Si3的圆环合金,外径为10mm,内径为6mm,厚度为1mm。圆环的饱和磁通密度高达1.2T,矫顽力低至2.2A/m,初始导磁率高达110000。最近,H.Chiriac等人又用金属模浇铸法成功制备出了直径达3mm的新型铁基非晶软磁合金Fe-Co-Ni-Zr-M-Nb-B(M=Zr,Ti,Fa,Mo),研究发现用M代替1.5%的Zr可显著增强合金的玻璃形成能力,并能进一步提高其软磁性能。经测定,此新型软磁合金的最大饱和磁化强度为1.1T,矫顽力为7A/m,磁导率高达20000,磁致伸缩系数低于10 X 10-6。
Co基块体非晶合金的发展相对更为缓慢。直到2001年以后,才由Inoue开发出了最大直径可达2mm的Co43Fe20Ta5.5B31.5块体非晶合金,成为当时尺寸最大的钴基块体非晶。该合金具有优良的软磁性能和较高的压缩断裂强度。继Inoue之后,W.S.Sun等人制得了最大直径为1.5mm的Co-Fe-Hf-Ti-Mo-B非晶合金,同时Men.H等人也在Φ2mm的Co-Cr-Mo-C-B基础上开发出了最大直径可达10mm的Co-Cr-Mo-C-B-Er大块非晶。为开发新Co基金属玻璃打开了新的局面。
虽然Co基大块非晶都有了一定的发展,但是在现今的钴基软磁大块非晶中,作为合金的主要性能,饱和磁化强度均没有一般的铁基大块非晶优秀。我们通过成分的调节,用铜模吸铸法制备得到具有较好软磁性能的Fe-Co基大块非晶合金,且具有不错的热稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种Fe-Co基大块非晶合金。
本发明的另一目的是提供一种Fe-Co基大块非晶合金的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。
一种Fe-Co基大块非晶合金,其特征在于该合金的成分以原子百分含量计为:
Fe 28~40%
Co 28~40%
Zr 1~6%
Nd 2~8%
Nb 2~10%
B 15~25%
上述Fe-Co基大块非晶合金的制备方法,其特征在于该方法具有以下工艺步骤:
a.将工业纯金属原料Fe、Co、Zr、Nd、Nb以及FeB合金,按Fe-Co基大块非晶合金成分以原子百分含量计为:Fe 28~40%、Co 28~40%、Zr1~6%、Nd 2~8%、Nb 2~10%、B 15~25%进行配料,然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼,熔炼电流密度为100~220A/cm2,将熔炼合金翻身熔炼3~5次得到母合金;
b.重熔母合金后采用铜模负压吸铸法浇注,制得Fe-Co基大块非晶合金。
本发明中所用的原料为纯金属Fe、Co、Zr、Nd、Nb以及FeB中间合金。
本发明的合金成分上比较新,且合金具有较好的非晶形成能力,过冷液相区温度达到67K,以及在室温下表现为优良的软磁性,其饱和磁化强度Ms≈79Am2/Kg。这比现有的许多文献中所报道的采用铜模负压吸铸法所得到的Co基大块非晶合金具有更更好的非晶形成能力和更高的饱和磁化强度。
本发明的特点是:1)新的合金配方;2)使用非常简单的工艺方式,得到具有较大尺寸的具有良好软磁性的Fe-Co基大块非晶合金。本发明具有较好的软磁性,可以广泛用于信息、通讯、计算机等领域的磁性器件。这种具有软磁性的Fe-Co基大块非晶合金由于其简便的工艺,可以克服现有磁性材料加工工艺复杂、元件尺寸受限制的问题,使应用领域进一步扩大。
附图说明
图1为本发明Fe-Co基大块非晶合金的DSC(示差量热分析)曲线。图2为本发明的Fe-Co基大块非晶合金在室温下的磁滞回线图。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
实施例1
本实施例的具有软磁性的铁钴基大块非晶合金的成分(原子百分含量)为:Fe33%、Co 33%、Zr 3%、Nd 4%、Nb 5%、B 22%。制备过程和步骤如下:将工业纯金属原料Fe、Co、Zr、Nd、Nb以及FeB合金按本实施例的Fe-Co基大块非晶合金成分配制10克,然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼,熔炼电流密度为150A/cm2,将熔炼合金翻身熔炼4次得到母合金;重熔母合金后采用铜模负压吸铸法浇注,得到尺寸为0.8mm×10mm×80mm的块体非晶合金。
本实施例中所制得的铁钴基大块非晶合金非晶形成能力比较好,附图1,从图中可以看出合金具有较大的过冷液相区:ΔT=67K。在室温下所制得的铁钴基大块非晶合金磁性能,见附图2。从附图中可看出本发明的铁钴基大块非晶合金有良好的软磁性能,饱和磁化强度Ms≈79Am2/Kg。
实施例2
本实施例的具有硬磁性的铁基大块非晶合金的成分(原子百分含量)为:Fe 32%、Co 32%、Zr 3%、Nd 4%、Nb 7%、B 22%。制备过程和步骤如下:将工业纯金属原料Fe、Co、Zr、Nd、Nb以及FeB合金按本实施例的Fe-Co基大块非晶合金成分配制10克,然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼,熔炼电流密度为200A/cm2,将熔炼合金翻身熔炼4次得到母合金;重熔母合金后采用铜模负压吸铸法浇注,得到尺寸为0.8mm×10mm×80mm的块体非晶合金。
本实施例中所制得的铁基大块非晶合金的饱和磁化强度Ms≈77Am2/Kg。
Claims (2)
1.一种Fe-Co基大块非晶合金,其特征在于该合金的成分以原子百分含量计为:
Fe 28~40%
Co 28~40%
Zr 1~6%
Nd 2~8%
Nb 2~10%
B 15~25%
2.一种用于权利要求1所述的Fe-Co基大块非晶合金的制备方法,其特征在于该方法具有以下工艺步骤:
a.将工业纯金属原料Fe、Co、Zr、Nd、Nb以及FeB合金,按Fe-Co基大块非晶合金成分以原子百分含量计为:Fe 28~40%、Co 28~40%、Zr 1~6%、Nd 2~8%、Nb 2~10%、B 15~25%进行配料,然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼,熔炼电流密度为100~220A/cm2,将熔炼合金翻身熔炼3~5次得到母合金;
b.重熔母合金后采用铜模负压吸铸法浇注,制得Fe-Co基大块非晶合金。
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