CN104451342A - 一种钒掺杂软磁材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钒掺杂软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-x-yCoxCuy）1-a-b（Si1-zVz）aCrb，其中x=0.28-0.30，y=0.15-0.18，z=0.30-0.35，a=0.12-0.14，b=0.06-0.08，该方法包括如下步骤：（1）配料，（2）熔铸合金，（3）制备纳米晶合金带材，（4）热处理。本发明制备的软磁材料，采用铁、钴、铜形成主料以提升材料的导磁性能，掺杂硅V提高了材料抗磁饱和性能，掺杂Cr来提高材料的硬度和强度。因此，该材料适用于各种高强度和高压力的工作环境下。
Description
技术领域
本发明涉一种钒掺杂软磁材料的制备方法。
背景技术
软磁合金属于精密合金范畴，广泛用于能源交通、环境保护等领域，由于其拥有的低矫顽力和高磁导率性能，常用于制作各种电磁铁的极头、磁导体、磁屏蔽、电机的转子和定子、变压器和继电器的铁芯及各种通讯、传感、记录等工程中的磁性元件。
铁钴基软磁合金具有高磁导率、高饱和磁通、低矫顽力、低铁损等优点，但由于其强度及韧性较低，其应用主要限制在条带和薄膜的形式，而难于广泛应用。而航空航天领域中常用的电机材料要求既有良好的软磁性能，同时兼具一定的强度及硬度，以满足其特殊的服役环境。
因此迫切需要提供一种具有优异的软磁性能，又具有一定的强度和硬度的软磁材料。
发明内容
本发明提供一种钒掺杂软磁材料的制备方法，该方法制备的软磁材料具有高磁导率、高磁饱和性能以及高强度和硬度。
为了实现上述目的，本发明提供的一种钒掺杂软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-x-yCoxCuy）1-a-b（Si1-zVz）aCrb，其中x=0.28-0.30，y=0.15-0.18，z=0.30-0.35，a=0.12-0.14，b=0.06-0.08，该方法包括如下步骤：
（1）配料
按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.9%的铁粉、钴粉、硅粉、钒粉、铜粉和铬粉；
（2）熔铸合金
在氦气气氛保护下，将铁粉放入中频炉中，送电熔化，待纯铁全部熔化后降低送电功率，加入其它原料粉末，最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为30-40min，吹氦净化合金液，在温度达到1570-1615℃、真空度＜1.5Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氦气保护铸坯，冷却后得到合金铸锭；
（3）制备纳米晶合金带材
熔炼好的铸锭清洁表面后进行破碎，置于真空快淬炉中快淬成非晶条带，快淬炉真空度优于5×10-4Pa，线速度为45-50m/s， 制备成的非晶条带置于真空炉中退火，时间2-3h，温度450-550℃，得到纳米晶带材；
（4）热处理
将纳米晶带材堆叠和剪裁成预定形状后，将生坯放入真空热处理炉中，抽真空至5×10-4-1×10-4Pa，升温速率为15-20℃/min，烧结温度为1050-1150℃，保温时间为2.5-3h后随炉冷却，即得到产品。
本发明制备的软磁材料，采用铁、钴、铜形成主料以提升材料的导磁性能，掺杂硅V提高了材料抗磁饱和性能，掺杂Cr来提高材料的硬度和强度。因此，该材料适用于各种高强度和高压力的工作环境下。
具体实施方式
实施例一
本实施例的软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe0.57Co0.28Cu0.15）0.82（Si0.7V0.3）0.12Cr0.06，其中x=0.28-0.30，y=0.15-0.18，z=0.30-0.35，a=0.12-0.14，b=0.06-0.08。
按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.9%的铁粉、钴粉、硅粉、钒粉、铜粉和铬粉。
在氦气气氛保护下，将铁粉放入中频炉中，送电熔化，待纯铁全部熔化后降低送电功率，加入其它原料粉末，最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为30min，吹氦净化合金液，在温度达到1570℃、真空度＜1.5Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氦气保护铸坯，冷却后得到合金铸锭。
熔炼好的铸锭清洁表面后进行破碎，置于真空快淬炉中快淬成非晶条带，快淬炉真空度优于5×10-4Pa，线速度为45m/s， 制备成的非晶条带置于真空炉中退火，时间2h，温度450℃，得到纳米晶带材。
将纳米晶带材堆叠和剪裁成预定形状后，将生坯放入真空热处理炉中，抽真空至5×10-4Pa，升温速率为15℃/min，烧结温度为1050℃，保温时间为3h后随炉冷却，即得到产品。
实施例二
本实施例的软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe0.52Co0.3Cu0.18）0.78（Si0.65V0.35）0.14Cr0.08。
按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.9%的铁粉、钴粉、硅粉、钒粉、铜粉和铬粉。
在氦气气氛保护下，将铁粉放入中频炉中，送电熔化，待纯铁全部熔化后降低送电功率，加入其它原料粉末，最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为40min，吹氦净化合金液，在温度达到1615℃、真空度＜1.5Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氦气保护铸坯，冷却后得到合金铸锭。
熔炼好的铸锭清洁表面后进行破碎，置于真空快淬炉中快淬成非晶条带，快淬炉真空度优于5×10-4Pa，线速度为50m/s， 制备成的非晶条带置于真空炉中退火，时间3h，温度550℃，得到纳米晶带材。
将纳米晶带材堆叠和剪裁成预定形状后，将生坯放入真空热处理炉中，抽真空至1×10-4Pa，升温速率为20℃/min，烧结温度为1150℃，保温时间为2.5h后随炉冷却，即得到产品。
比较例
采用如下配料：按重量百分比计为：5％Si、30％Fe和10％Al，余量为Co。工艺流程是：成分配比-真空-熔炼-制备合金带-堆叠切割成型-热处理。
对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的软磁材料进行测试，在室温进行以下两项测试：（1）洛氏硬度测试；（2）合金的饱和磁感应强度Bs采用静态磁性能测量仪，以磁场为2000A/m下的磁感应强度作为合金的饱和磁感应强度Bs。测试结果显示：实施例1-2得到的软磁材料的硬度相对比较例提高50%左右，饱和磁感应强度升高10%左右。
Claims (1)
1.一种钒掺杂软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-x-yCoxCuy）1-a-b（Si1-zVz）aCrb，其中x=0.28-0.30，y=0.15-0.18，z=0.30-0.35，a=0.12-0.14，b=0.06-0.08，该方法包括如下步骤：
（1）配料
按照上述原子配比准备原料，称取纯度均大于99.9%的铁粉、钴粉、硅粉、钒粉、铜粉和铬粉；
（2）熔铸合金
在氦气气氛保护下，将铁粉放入中频炉中，送电熔化，待纯铁全部熔化后降低送电功率，加入其它原料粉末，最后加入精炼剂碳，加碳后精炼时间为30-40min，吹氦净化合金液，在温度达到1570-1615℃、真空度＜1.5Pa时起铸，盖好炉盖并密封，送入氦气保护铸坯，冷却后得到合金铸锭；
（3）制备纳米晶合金带材
熔炼好的铸锭清洁表面后进行破碎，置于真空快淬炉中快淬成非晶条带，快淬炉真空度优于5×10-4Pa，线速度为45-50m/s， 制备成的非晶条带置于真空炉中退火，时间2-3h，温度450-550℃，得到纳米晶带材；
（4）热处理
将纳米晶带材堆叠和剪裁成预定形状后，将生坯放入真空热处理炉中，抽真空至5×10-4-1×10-4Pa，升温速率为15-20℃/min，烧结温度为1050-1150℃，保温时间为2.5-3h后随炉冷却，即得到产品。
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