CN105755404A - 一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法 - Google Patents

一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法 Download PDF

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CN105755404A CN201610323126.1A CN201610323126A CN105755404A CN 105755404 A CN105755404 A CN 105755404A CN 201610323126 A CN201610323126 A CN 201610323126A CN 105755404 A CN105755404 A CN 105755404A
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史少凯
王兴华
许超群
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Abstract

本发明为一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带，该合金薄带的元素组成的化学表达式为FeaSibBcCudMee，其中，元素组成成分的原子百分数为a=80～85，b=2～13，c=5～13，d=0.5～2，e=0.5～5，a+b+c+d+e=100；所述Me为Zr、Nb或Mo。所述合金薄带的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。本发明方法中的Me元素的添加有效提高了过冷液体形核率，促进BCC纳米晶铁相的析出，使得Fe基纳米合金的制备，并且降低材料的磁致伸缩系数，提高初始磁导率，显著提高饱和磁感应强度。

Description

一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金领域，尤其涉及一种具有非晶纳米晶复合结构以及高饱和磁感应强度的软磁合金薄带及其制备方法。
背景技术
软磁合金材料是较早开发出的一类磁性功能材料，从最初发现到现在，其经历了电工纯铁、电工钢、坡莫合金、Fe～Co合金、软磁铁氧体以及非晶合金等体系。其中，非晶态合金软磁材料具有电阻率高、磁导率高、损耗低的特点，同硅钢相比，其生产工艺简单，无需特殊加工，被认为是理想的铁芯材料。
然而，与传统的硅钢铁芯材料相比，非晶态合金软磁材料仍然存在一些不足，最大的不足在于其饱和磁感应强度较低。传统的取向硅钢的Bs值可以达到2.0T，而典型的铁基非晶合金Fe78Si9B13的Bs值仅为1.5左右。
Fe基非晶合金的饱和磁感应强度和磁导率很高,同时具有较低的矫顽力和较低的铁损耗,是性能优良的软磁功能材料,非常适合用来制作变压器铁芯等各种磁性元器件。
1988年,Yoshizawa等将含有Cu、Nb的Fe-Si-B系非晶合金薄带进行退火处理后,得到15nm左右的细小晶粒(α-Fe(Si)相)均匀分布在其非晶基体上的非晶/纳米晶结构,具有优异的软磁性能,被命名为FINEMET。随后,人们利用V、Cr、W、Mo等替代Nb元素,将该合金系发展成Fe-Si-B-Cu-M(M＝Nb,V,Cr,W,Mo等)系合金。如,张延忠等用低成本的V、W、Cr、Mo等元素替代Nb元素,制备出成本更低但仍保持良好软磁性能的FINEMET合金；后来,Yoshizawa又通过提高Fe元素含量并适当调整其它元素含量,制备出了软磁性能更加优异的Fe77Cu0.6Nb2.6Si11B9合金,其饱和磁感应强度Bs高达1.45T,在频率为1kHz下的相对磁导率高达15×104。
虽然各国学者对Fe-Cu-Si-B-M系合金研究较多,然而大多为Fe含量<80％的低Fe含量合金,而对高Fe含量(大于等于80％)合金的研究较少。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术的不足，提供一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法。该合金为进一步提高合金的饱和磁感应强度,可在Fe-Cu-Nb-Si-B合金系的基础上,通过提高Fe元素含量并适当调整其它元素含量,可在Fe-Si-B合金系的基础上,添加过度金属元素M(M＝Cu,Zr,Nb,Mo)，同时提高Fe元素含量达到80％以上，从而制备出具有高饱和磁感应强度的Fe基非晶/纳米晶合金软磁材料。
为此,本发明主要利用单辊甩带法,通过元素替代、掺杂和提高Fe元素含量的方法,以期制备出软磁性能更加优异的Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金。
本发明的技术方案如下：
一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带，该合金薄带的元素组成的化学表达式为FeaSibBcCudMee，其中，原子百分比为Fe＝a％,a＝80～85；Si＝b％,b＝2～13；B＝c％，c＝5～13；Cu＝c％,d＝0.5～2；Me＝e％,e＝0.5～5；a+b+c+d+e＝100；所述Me为Zr、Nb或Mo。
所述合金薄带的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。
所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，包括如下步骤：
(1)按所述的原子百分比称取Fe、Si、B、Cu和Me；
(2)抽真空，在保护气氛下将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉加热到1200～1400℃熔炼5～30min；
(3)在保护气氛下，将步骤(2)熔炼的液态合金于1200～1400℃下喷射于铜辊，制得铁基非晶纳米软磁合金薄带。
所述步骤(2)中所述抽真空至≤5×10-3Pa；
所述步骤(2)和(3)中所述保护气体为氩气或氮气；
所述步骤(3)中铜辊的表面线速度为20～60m/s。
所述的铁基非晶合金带材的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。
所述的所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的应用，用于制备电子设备铁芯；所述电子设备是电机、变压器、电抗器或互感器。
本发明的实质性特点为：
在本发明中，Si元素的主要作用是提高非晶形成能，适当提高合金热稳定性和居里温度，Si元素过低，难以发挥其提高非晶形成能的作用，而含量过高，则可能降低铁磁性元素的含量，从而降低合金的饱和磁感应强度。
在本发明中，B元素的主要作用是提高非晶形成能，适当提高合金热稳定性和居里温度，B元素过低，难以发挥其提高非晶形成能的作用，而含量过高，则可能降低铁磁性元素的含量，从而降低合金的饱和磁感应强度。
在本发明中，Fe是磁性元素，高含量的Fe元素可以获得较高的磁感应强度，但是Fe含量过高，比如导致非晶形成元素的降低，非晶形成能力下降，无法获得最佳的综合性能。
在本发明中，Cu元素易在加热初期析出形成富Cu团簇，进而作为富Fe纳米晶粒形成时的形核点，促进了纳米晶的形成，但是在喷带过程中，随着温度的升高Cu会首先大量析出，如果Cu含量过高，Cu元素会形成过量的团簇，进而在后续快速凝固过程中以这些团簇为结晶核心，在局部形成大量晶体，降低其非晶形成能力。
在本发明中，Me(Zr、Nb、Mo中的一种)元素的加入会显著提高Fe基合金过冷液体中形核速率，从而促进在急冷条件下合金中BCC纳米晶铁相直接析出。该纳米晶相能够大幅降低Fe基非晶纳米晶合金的饱和磁致伸缩，带来高的磁通密度和高的导磁率。
本发明主要利用单辊甩带法,通过元素替代、掺杂和提高Fe元素含量的方法,即可制备出软磁性能更加优异的Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金。该合金薄带在高真空或保护气体下制得，具有优异的软磁性能和高的热稳定性，适用于变压器、发动机、电动机、发电机和磁传感器等；与现有技术产品相比较，由于本发明方法中的Me元素的添加有效提高了过冷液体形核率，促进BCC纳米晶铁相的析出，使得Fe基纳米合金的制备，并且降低材料的磁致伸缩系数，提高初始磁导率，显著提高饱和磁感应强度。
本发明成功制备了Fe74Cu1Zr3Si13B9、Fe74Cu1Nb3Si13B9两种非晶态合金,合金存在较明显的玻璃转变温度和较宽的过冷液相区,添加Zr、Nb元素合金的初始晶化温度和晶化峰值温度均明显升高,Zr、Nb能提高Fe-Si-B系合金的非晶形成能力和热稳定性。进而，通过提高Fe含量,成功制备出Fe80Cu1Nb3Si7B9、Fe81Cu1Nb2Si4B12、Fe83Cu1Nb2Si2B12、Fe81Cu1Nb4Si2B12四种软磁性能优异的非晶纳米晶合金,其饱和磁化强度均在180emu/g以上,矫顽力在2-9Oe之间,并且Fe含量在80％-83％之间时，合金的综合软磁性能较好。高Fe含量合金Fe83Cu1Nb2Si2B12中提高Nb元素含量,纳米晶晶粒尺寸明显减小,合金的Hc明显减小,因此Nb元素能改善合金的软磁性能。本发明具有优异的软磁性能和高的热稳定性，适用于变压器、发动机、电动机、发电机和磁传感器等。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图2为本发明实施例2得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图3为本发明实施例3得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图4为本发明实施例4得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图5为本发明实施例5得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图6为本发明实施例6得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图7为本发明实施例7得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图8为本发明实施例8得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图9为本发明实施例9得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图10为本发明实施例10得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图11为本发明实施例11得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图12为本发明实施例12得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图13为本发明实施例13得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图14为本发明实施例14得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
图15为本发明实施例15得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的XRD检测结果图；
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
本发明所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带，该合金薄带的元素组成的化学表达式为FeaSibBcCudMee，所述Me为Zr、Nb或Mo。其中，a、b、c、d、e分别代表各自对应的原子百分比，a+b+c+d+e＝100；如实施例3中“Fe74Cu1Zr3Si13B9，”，即原子百分比Fe为74％、Cu为1％、Zr为3％、Si为13％、B为9％。假如配料10g,即Fe为8.3788g，Cu为0.1288g，Zr为0.5549g，Si为0.7402g，B为0.1973g。
实施例1
(1)选用纯铁、纯硼、纯硅为原料，各组分元素按原子百分比Fe78Si13B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，原始合金Fe78Si9B13的XRD衍射图在2θ＝45°和2θ＝60°处均有尖锐的衍射峰，见图3，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为157.79emu/g，矫顽力Hc为2.66Oe。
实施例2
(1)选用纯铁、纯硼、纯硅、纯铜为原料，各组分元素按照原子百分比Fe77Cu1Si13B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上存在明显宽化的α-Fe衍射峰，同时衍射峰下存在一漫散射包，说明薄带晶体结构为α-Fe与非晶共存，见图2，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为171.70emu/g，矫顽力Hc为2.29Oe。
实施例3
(1)选用99.5％的Fe纯铁和99.9％的Cu、Zr、Si、B为原料，按各组分元素按照原子百分比Fe74Cu1Zr3Si13B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。铁基非晶合金带材的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上只有非晶所特有的漫散射峰,并未出现晶体结构的尖锐衍射峰,说明合金几乎为完全非晶态，见图3，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为164.64emu/g，矫顽力Hc为2.21Oe。
实施例4
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe74Cu1Nb3Si13B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，保持15分钟；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上只有非晶所特有的漫散射峰,并未出现晶体结构的尖锐衍射峰,说明合金几乎为完全非晶态，见图4，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为162.69emu/g，矫顽力Hc为2.14Oe。
实施例5
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯钼为原料，各组分元素按照原子百分比Fe74Cu1Mo3Si13B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对高频感应炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)然后用氩气将熔化的液体合金于1200℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上存在明显宽化的α-Fe衍射峰，同时衍射峰下存在一漫散射包，说明薄带晶体结构为α-Fe与非晶共存，见图5，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为156.37emu/g，矫顽力Hc为2.17Oe。
实施例6
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe76Cu1Nb3Si11B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上在2θ＝45°处出现漫散峰,同时在2θ＝65°出现细小尖锐衍射峰,说明在合金非晶相基体中开始有少量晶体相的析出,但合金主要以非晶相为主；见图6，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为170.10emu/g，矫顽力Hc为2.30Oe。
实施例7
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe78Cu1Nb3Si9B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，保护气氛下将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上在2θ＝45°和2θ＝65°处分别出现晶体相衍射峰,表明此时合金主要是由晶体相为主。见图7，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为175.14emu/g，矫顽力Hc为2.30Oe。
实施例8
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe80Cu1Nb3Si7B9进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，保护气氛下将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，保持反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，所述铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上在2θ＝45°和2θ＝65°处分别出现晶体相衍射峰,表明此时合金主要是由晶体相为主。见图8，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为182.21emu/g，矫顽力Hc为6.27Oe。
实施例9
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe79Cu1Nb2Si6B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上2θ＝45°处具有非晶相漫散射峰,没有明显的晶体相衍射峰出现,说明合金薄带主要由非晶相构成。见图9，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为177.58emu/g，矫顽力Hc为2.21Oe。
实施例10
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe81Cu1Nb2Si4B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图在2θ＝45°和2θ＝65°处分别出现α-Fe(Si)相的(110)和(200)晶面衍射峰,不存在其它晶体相衍射峰,表明合金只有单一的α-Fe(Si)晶体相析出,且在2θ＝45°漫散峰的基础上有衍射峰,说明合金中存在少量的非晶相。见图10，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为184.16.emu/g，矫顽力Hc为2.83Oe。
实施例11
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe83Cu1Nb2Si2B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图在2θ＝45°和2θ＝65°处分别出现α-Fe(Si)相的(110)和(200)晶面衍射峰,不存在其它晶体相衍射峰,表明合金只有单一的α-Fe(Si)晶体相析出，衍射峰较明显，说明晶化程度更高，见图11，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为188.37.emu/g，矫顽力Hc为9.73Oe。
实施例12
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe85Cu1Nb2Si2B10进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)然后用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XRD谱图上所制备的合金中不仅有α-Fe(Si)相析出,还伴随第二相(Fe2B和Fe3B等)的析出说明Fe含量过高时,所制备的合金晶化现象严重,第二相晶粒的形成和长大均不利于单一纳米晶合金的制备,同时也会对纳米晶合金的磁学性能造成不利的影响。见图12，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为185.20.emu/g，矫顽力Hc为9.47Oe。
实施例13
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe82Cu1Nb3Si2B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，XR见图13，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为185.42emu/g，矫顽力Hc为8.56Oe。
实施例14
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe81Cu1Nb4Si2B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到8×10-3Pa后充入氩气，保护气氛下将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，见图14，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为183.77emu/g，矫顽力Hc为2.42Oe。
实施例15
(1)选用纯铁、硼铁或纯硼、纯硅、纯铜、纯铌为原料，各组分元素按照原子百分比Fe80Cu1Nb5Si2B12进行配料后加入电弧熔炼炉；
(2)对电弧熔炼炉抽真空到5×10-3Pa后充入氩气，保护气氛下将步骤(1)配好的原料在电弧熔炼炉的石英管中加热到1200～1400℃，使其熔化，反复熔炼5次；
(3)用氩气将熔化的液体合金于1200～1400℃下喷射到高速旋转的铜辊上，所述铜辊表面线速度为40m/s，从而制备成铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带。
制备得到的铁基非晶纳米晶软磁合金薄带经XRD检测其晶体结构，见图15，经VSM检测得到其饱和磁化强度Ms为179.56emu/g，矫顽力Hc为1.96Oe。
上述实施例1～15的Ms、Hc和Mr见表1。
表1：上述实施例1～15的Ms、Hc和Mr
通过上面实施例可以看出，提高Fe含量,成功制备出Fe80Cu1Nb3Si7-B9、Fe81Cu1Nb2Si4B12、Fe83Cu1Nb2Si2B12、Fe81Cu1Nb4Si2-B12四种软磁性能优异的非晶纳米晶合金,其饱和磁化强度均在180emu/g以上,矫顽力在2-9Oe之间,并且Fe含量在80％-83％之间时,说明当铁的原子百分含量达到80％及以上后，合金的综合软磁性能较好。
高Fe含量合金Fe83Cu1Nb2Si2B12中提高Nb元素含量,纳米晶晶粒尺寸明显减小,合金的Hc明显减小,因此Nb元素能改善合金的软磁性能。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (7)

1.一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带，其特征为该合金薄带的元素组成的化学表达式为FeaSibBcCudMee，其中，元素组成成分的原子百分数为a=80～85，b=2～13，c=5～13，d=0.5～2，e=0.5～5，a+b+c+d+e=100；所述Me为Zr、Nb或Mo；
所述合金薄带的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。
2.如权利要求1所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，其特征为包括如下步骤：
（1）按原子百分比称取Fe、Si、B、Cu和Me；
（2）抽真空，在保护气氛下将步骤（1）配好的原料在电弧熔炼炉加热到1200～1400℃熔炼5～30min；
（3）在保护气氛下，将步骤（2）熔炼的液态合金于1200~1400℃下喷射于铜辊，制得铁基非晶纳米软磁合金薄带。
3.如权利要求2所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，其特征为所述步骤（2）中所述抽真空至≤5×10-3Pa。
4.如权利要求2所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，其特征为所述步骤（2）和（3）中所述保护气体为氩气或氮气。
5.如权利要求2所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，其特征为所述步骤（3）中铜辊的表面线速度为20～60m/s。
6.如权利要求2所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的制备方法，其特征为所述的铁基非晶合金带材的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。
7.如权利要求1所述的铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带的应用方法，其特征为用于制备电子设备铁芯；所述电子设备是电机、变压器、电抗器或互感器。
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