具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了克服传统非晶态软磁材料热稳定性较差的缺点,本发明实施例提出的一种铁基非晶态软磁材料,通过在FeSiB系非晶合金中添加具有高熔点的元素M替代部分Fe来提高铁基非晶态软磁材料的晶化温度,高熔点的元素M为Mo、W、Nb、Ta或Hf中的任意一种或任意多种。
需要说明的是,本发明实施例的铁基非晶态软磁材料中加入的M元素会使合金熔液在快速凝固过程中,M元素以单质或化合物形式从非晶合金带材表面析出,致使非晶合金带材表面不光滑,因此本发明实施例的铁基非晶态软磁材料中M元素的原子百分比含量控制在2~7之间。
为了克服M元素的加入导致非晶合金带材表面质量变差这一缺点,本发明通过向合金中加入Cr元素的办法,提高相同温度下熔融合金的粘度,避免M元素在快速凝固过程中从非晶合金带材表面析出,有效地提高非晶合金带材的表面质量。本发明实施例的铁基非晶态软磁材料中Cr元素原子百分比控制在2~6之间。
需要说明的是,本发明实施例的铁基非晶态软磁材料中通过调整Si和B元素的含量和比例可以提高非晶合金带材的形成能力。非晶形成能力不但使得带材成功率提高,而且还是保证非晶合金材料热稳定性的又一指标。
B是非晶态化最强元素之一,B元素太少时,非晶形成能力很差;B元素太多时,Fe元素就会相应地降低,这样就会使非晶合金带材的饱和磁感强度变小,恶化带材的软磁性能。本发明实施例的铁基非晶态软磁材料中B元素的含量原子百分比控制在12~18之间。
Si元素是使非晶合金带材保持较高居里温度所必须的元素,但含量太多时会增加非晶合金带材的铁芯损耗,所以本发明实施例优选的Si元素原子百分比在1.5~4之间。
本发明实施例的铁基非晶态软磁材料,其化学分子式为:FexSiyBzCraMb,式中的x,y,z,a,b为原子百分数,其中74≤x≤80,1.5≤y≤4,12≤z≤18,2≤a≤6,2≤b≤7,且x+y+z+a+b=100。M为W,Nb,Mo,Ta,Hf中的一种或多种的任意组合。本发明实施例的铁基非晶态软磁材料,通过添加具有高熔点的M元素替代部分Fe元素,使得铁基非晶态软磁材料具有高饱和磁感强度、低铁损的同时,还具有高温稳定性,不但可以用于现有铁基非晶态软磁材料所涉及的领域,还可以应用于更恶劣的工作环境中,为铁基非晶态软磁材料进一步推广提供了更大的平台。
本发明实施例还提供了一种铁基非晶态软磁材料的制备方法,图1为本发明实施例的铁基非晶态软磁材料的制备方法的流程图,如图1所示,本发明实施例的铁基非晶态软磁材料的制备方法的具体步骤如下:
101,按照预定配比将原料混合,通过熔炼将混合后的原料制成母合金锭;
本步骤中,按照原子百分比Fe(74~80),Si(1.5~4),B(12~18),Cr(2~6),M(2~7)的配比将原料混合。其中原料可以为纯金属Fe、硼铁或钨铁、单质Si、单质Cr、单质B。M可以是W、Mo、Nb、Ta、Hf中的任意一种或任意多种的组合,可以采用单质W、单质Mo、单质Nb、单质Ta、单质Hf为原料。将配比好的原料置于电弧炉中,将电弧炉抽真空后通入高纯氩气,此处通入氩气的纯度为99.99%,通入高纯氩气的作用是保护合金熔液不被氧化。采用电磁搅拌通过电弧熔炼将原料制成母合金锭。熔炼过程中,母合金锭要反复熔炼3次以上,使得母合金锭中各种元素混合均匀,从而保证后续生产的非晶合金带材性能稳定。
102,利用单辊熔体旋淬法,将母合金锭制备成铁基非晶合金带材;
本步骤中,将步骤101中得到的母合金锭放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,将真空感应炉内抽真空后通入高纯氩气,此处通入氩气的纯度为99.99%。将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。本发明实施例中,水冷铜辊旋转的速度根据实际需要来设定,优选的,水冷铜辊旋转的速度为35m/s。本发明实施例中,合金熔液喷到水冷铜辊上的压力根据实际需要来设定,优选的,合金熔液喷到水冷铜辊上的压力为1.2MP。本发明实施例中,喷嘴到水冷铜辊的间距根据实际需要来设定,优选的,喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm。
将得到的铁基非晶合金带材利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,慢慢将DSC仪器装置升温,升温速度约在20K/min,将温度升至1000℃,然后再以同样的速度将温度降下来,从而得到铁基非晶合金带材的DSC曲线。
103,将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到铁基非晶态软磁材料。
本步骤中,将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉中,在退火炉中充入纯度为99.9%的氩气,然后将铁基非晶合金材料进行退火处理,时间约3个小时,可以得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。
本发明实施例提出的铁基非晶态软磁材料通过在FeSiB系非晶合金中添加具有高熔点的元素M替代部分Fe来提高铁基非晶态软磁材料的晶化温度,有效提高了铁基非晶态软磁材料的高温稳定性,其晶化温度可以高达600℃以上;其饱和磁感应强度可以达到B10为1.45~1.56T,并且该材料时效前后相比其B10波动在0.03T以内。需要说明的是,本发明中时效前后指的是:材料在常温下为时效前,材料在200℃条件下经200小时后为时效后;本发明中的B10代表测量条件在磁场强度为10A/m情况下的磁感应强度。
具体配比一
将原料按照原子百分比Fe78Si4B12Cr2W4进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
图2为原子百分比Fe78Si4B12Cr2W4的铁基非晶态软磁材料的DSC曲线,从DSC曲线可知,原子百分比Fe78Si4B12Cr2W4的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为613.3℃。
表1为原子百分比Fe78Si4B12Cr2W4的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表1可以看出Fe78Si4B12Cr2W4的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.55T,并且该材料时效前后的B10波动为0.01T。
表1为Fe78Si4B12Cr2W4铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化。
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.55 |
1.7 |
0.154 |
时效后 |
1.54 |
1.8 |
0.156 |
原子百分比Fe78Si4B12Cr2W4的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比二
将原料按照原子百分比Fe78Si2B12Cr3W5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
图3为原子百分比Fe78Si2B12Cr3W5的铁基非晶态软磁材料的DSC曲线,从DSC曲线可知,原子百分比Fe78Si2B12Cr3W5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为607.7℃。
表2为原子百分比Fe78Si2B12Cr3W5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表2可以看出Fe78Si2B12Cr3W5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.55T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表2为Fe78Si2B12Cr3W5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化。
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W 13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.55 |
1.6 |
0.151 |
时效后 |
1.55 |
1.7 |
0.153 |
原子百分比Fe78Si2B12Cr3W5的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比三
将原料按照原子百分比Fe76Si2.5B13Cr4W4.5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
图4为原子百分比Fe76Si2.5B13Cr4W4.5的铁基非晶态软磁材料的DSC曲线,从DSC曲线可知,原子百分比Fe76Si2.5B13Cr4W4.5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为615.7℃。
表3为原子百分比Fe76Si2.5B13Cr4W4.5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表3可以看出Fe76Si2.5B13Cr4W4.5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.51T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表3为Fe76Si2.5B13Cr4W4.5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.51 |
1.5 |
0.154 |
时效后 |
1.50 |
1.7 |
0.156 |
原子百分比Fe76Si2.5B13Cr4W4.5的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比四
将原料按照原子百分比Fe74Si1.5B13Cr4.5W7进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74Si1.5B13Cr4.5W7的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为612.5℃。
表4为原子百分比Fe74Si1.5B13Cr4.5W7的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表4可以看出Fe74Si1.5B13Cr4.5W7的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.53T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表4为Fe74Si1.5B13Cr4.5W7铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.53 |
1.4 |
0.134 |
时效后 |
1.53 |
1.5 |
0.136 |
原子百分比Fe74Si1.5B13Cr4.5W7的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比五
将原料按照原子百分比Fe80Si4B12Cr2W2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe80Si4B12Cr2W2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为614.5℃。
表5为原子百分比Fe80Si4B12Cr2W2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表5可以看出Fe80Si4B12Cr2W2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.52T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表5为Fe80Si4B12Cr2W2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.52 |
1.5 |
0.142 |
时效后 |
1.51 |
1.5 |
0.145 |
原子百分比Fe80Si4B12Cr2W2的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比六
将原料按照原子百分比Fe74.5Si1.5B18Cr4W2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74.5Si1.5B18Cr4W2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为615.5℃。
表6为原子百分比Fe74.5Si1.5B18Cr4W2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表6可以看出Fe74.5Si1.5B18Cr4W2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.54T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表6为Fe74.5Si1.5B18Cr4W2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.54 |
1.3 |
0.138 |
时效后 |
1.53 |
1.4 |
0.145 |
原子百分比Fe74.5Si1.5B18Cr4W2的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比七
将原料按照原子百分比Fe74.5Si1.5B16Cr6W2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74.5Si1.5B16Cr6W2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为618.3℃。
表7为原子百分比Fe74.5Si1.5B16Cr6W2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表7可以看出Fe74.5Si1.5B16Cr6W2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.55T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表7为Fe74.5Si1.5B16Cr6W2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.55 |
1.2 |
0.134 |
时效后 |
1.55 |
1.3 |
0.143 |
原子百分比Fe74.5Si1.5B16Cr6W2的铁基非晶态软磁材料中W可以换成Mo、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比八
将原料按照原子百分比Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
图5为原子百分比Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5的铁基非晶态软磁材料的DSC曲线,从DSC曲线可知,原子百分比Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为612.8℃。
表8为原子百分比Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表8可以看出Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.49T,并且该材料时效前后其B10波动为0.02T。
表8为Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.49 |
1.5 |
0.158 |
时效后 |
1.47 |
1.5 |
0.160 |
原子百分比Fe75Si2.5B13Cr4Nb5.5的铁基非晶态软磁材料中Nb可以换成Mo、W、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比九
将原料按照原子百分比Fe75Si3B13Cr4Mo5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe75Si3B13Cr4Mo5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为615.3℃。
表9为原子百分比Fe75Si3B13Cr4Mo5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表9可以看出Fe75Si3B13Cr4Mo5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.53T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表9为Fe75Si3B13Cr4Mo5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.53 |
1.2 |
0.13 |
时效后 |
1.53 |
1.3 |
0.135 |
原子百分比Fe75Si3B13Cr4Mo5的铁基非晶态软磁材料中Mo可以换成W、Nb、Ta、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比十
将原料按照原子百分比Fe75Si3B12Cr4Ta6进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe75Si3B12Cr4Ta6的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为614.5℃。
表10为原子百分比Fe75Si3B12Cr4Ta6的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表10可以看出Fe75Si3B12Cr4Ta6的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.51T,并且该材料时效前后其B10波动为0.02T。
表10为Fe75Si3B12Cr4Ta6铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.51 |
1.2 |
0.132 |
时效后 |
1.49 |
1.2 |
0.143 |
原子百分比Fe75Si3B12Cr4Ta6的铁基非晶态软磁材料中Ta可以换成Mo、Nb、W、Hf中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比十一
将原料按照原子百分比Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为613℃。
表11为原子百分比Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表11可以看出Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.48T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表11为Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.48 |
1.3 |
0.130 |
时效后 |
1.48 |
1.4 |
0.142 |
原子百分比Fe75Si3B14.5Cr4Hf3.5的铁基非晶态软磁材料中Hf可以换成Mo、Nb、Ta、W中的一种或任意一种以上的组合,其效果基本相同。
具体配比十二
将原料按照原子百分比Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为610.3℃。
表12为原子百分比Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表12可以看出Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.50T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表12为Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.50 |
1.2 |
0.129 |
时效后 |
1.49 |
1.3 |
0.133 |
原子百分比Fe75Si3B13Cr4W2.5Nb2.5的铁基非晶态软磁材料中的W和Nb元素可以换成W、Nb、Mo、Ta、Hf中的任意两种元素。
具体配比十三
将原料按照原子百分比Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为615.4℃。
表13为原子百分比Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表13可以看出Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.52T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表13为Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.52 |
1.2 |
0.130 |
时效后 |
1.51 |
1.3 |
0.142 |
原子百分比Fe78Si3B13Cr4Mo1Ta1的铁基非晶态软磁材料中的Mo和Ta元素可以换成W、Nb、Mo、Ta、Hf中的任意两种元素。
具体配比十四
将原料按照原子百分比Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为617.3℃。
表14为原子百分比Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表14可以看出Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.49T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表14为Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.49 |
1.2 |
0.128 |
时效后 |
1.49 |
1.3 |
0.135 |
原子百分比Fe74Si3B12Cr4Mo3Hf4的铁基非晶态软磁材料中的Mo和Hf元素可以换成W、Nb、Mo、Ta、Hf中的任意两种元素。
具体配比十五
将原料按照原子百分比Fe75Si2B13Cr4Mo2Ta2Hf2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe75Si2B13Cr4Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为612.3℃。
表15为原子百分比Fe75Si2B13Cr4Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表15可以看出Fe75Si2B13Cr4Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.53T,并且该材料时效前后其B10波动为0.01T。
表15为Fe75Si2B13Cr4Mo2Ta2Hf2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.53 |
1.2 |
0.130 |
时效后 |
1.52 |
1.3 |
0.141 |
具体配比十六
将原料按照原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Mo2Ta2Hf2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.99%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.9%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为614.5℃。
表16为原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表16可以看出Fe74Si2B13Cr4W1Mo2Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.52T,并且该材料时效前后其B10波动为0。
表16为Fe74Si2B13Cr4W1Mo2Ta2Hf2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.52 |
1.2 |
0.12 |
时效后 |
1.51 |
1.2 |
0.125 |
具体配比十七
将原料按照原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Nb1Mo1Ta2Hf2进行配比,将原料置于电弧炉中,抽真空后通入纯度为99.9%的氩气,采用电磁搅拌通过电弧熔炼制成母合金锭。将母合金锭反复熔炼3次,使得母合金锭中各种元素混合均匀。然后放入真空感应炉内进行二次熔炼,当合金熔液的温度达到1350℃时,充入纯度为99.99%的氩气,将合金熔液通过喷嘴喷至旋转的水冷铜辊上,通过急速冷却制备成100%非晶组织的铁基非晶合金带材。制备铁基非晶合金带材的主要工艺参数为:合金熔液温度为1350℃;合金熔液喷到水冷却铜辊上的压力为1.2MPa;喷嘴到水冷铜辊的间距为0.3mm;水冷却铜辊旋转的线速度为35m/s;制备的铁基非晶合金带材厚度为25±1μm,铁基非晶合金带材宽度为10±0.1mm。将铁基非晶合金带材放入DSC仪器装置中,利用差示扫描量热法进行分析材料的热稳定性,得到其DSC曲线。然后将铁基非晶合金带材卷成环状铁芯,放入退火炉里进行退火处理,得到软磁性能优良的铁基非晶态软磁材料。将经过退火处理后的铁基非晶态软磁材料在200℃条件下经200小时,对比其时效前后的软磁性能。
通过做DSC曲线实验可知,原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Nb1Mo1Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的晶化温度为615.5℃。
表17为原子百分比Fe74Si2B13Cr4W1Nb1Mo1Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料时效前后的软磁性能对比。从表17可以看出Fe74Si2B13Cr4W1Nb1Mo1Ta2Hf2的铁基非晶态软磁材料的饱和磁感应强度可以达到B10为1.47T,并且该材料时效前后其B10波动为0.03T。
表17为Fe74Si2B13Cr4W1Nb1Mo1Ta2Hf2铁基非晶态软磁材料时效前后软磁性能变化
区分 |
B10(T) |
Hc(A/m) |
W13/50(W/Kg) |
时效前 |
1.47 |
1.2 |
0.128 |
时效后 |
1.44 |
1.3 |
0.135 |
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。