CN101423918A - 一种Fe-Co基大块非晶合金及其制备方法 - Google Patents

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

一种Fe-Co基大块非晶合金及其制备方法

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Fe₇₀Al₅Ga₂P_9.65C_5.75B_4.6Si₃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Co₄₃Fe₂₀Ta_5.5B_31.5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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