CN108251765A - 一种高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M非晶纳米晶软磁合金 - Google Patents

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Abstract

一种高饱和磁化强度Fe‑B‑Si‑P‑C‑Cu‑M非晶纳米晶合金，合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufMg，所述M为Mo,Zr,Nb中的一种或多种,式中a,b,c,d,e,f,g分别表示各对应组分Fe、Si、B、P、C、Cu、M的原子百分比，且满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.7,0≤g≤0.5，f和g不同时为0，a+b+c+d+e+f+g＝100。该合金成本低廉，可利用现有的非晶带材设备获得全非晶态组织，通过类金属的添加，合金具有较高的非晶形成能力，Cu、Mo、Nb和Zr的加入，进一步提高了合金的非晶形成能力、塑韧性和纳米晶形成能力。本发明淬态非晶合金的饱和磁化强度达1.72T，经过热处理后得到的纳米晶合金的饱和磁化强度达1.74T。所制备的非晶纳米晶合金适用于电力工业变压器铁芯、电动汽车、无人机和自动化领域的电机、互感器等，还可用于通讯领域的电磁屏蔽材料等。

Description

一种高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M非晶纳米晶软磁合金
技术领域
本发明属于非晶纳米晶合金领域，具体涉及一种具有高饱和磁化强度和较高非晶形成能力的Fe-B-Si-P-C-Cu-M(M＝Mo、Nb、Zr)系非晶纳米晶合金。
背景技术
随着经济快速发展，发展和利用绿色节能环保材料成为了当今时代的主流。铁基非晶合金作为一种新型节能环保型软磁材料，由于不存在晶粒和晶界缺陷，磁各向异性低，因而表现出高磁导率、高饱和磁化强度、高电阻率、低矫顽力、低损耗等优良特性。铁基非晶纳米晶复合材料中α-Fe纳米晶和非晶软磁相之间发生交互耦合作用，可进一步降低合金的磁各向异性和磁致伸缩效应，因而合金具有高的饱和磁化强度和磁导率，在电力、电子和信息传输与转换等领域有广泛的应用价值。
目前，铁基软磁合金体系主要是Fe-B，Fe-P-C,Fe-P-B,Fe(Co,Ni)-Si-B等体系，主要由日本的研究人员开发和推广。传统的非晶合金成分主要有：Fe80B20合金，牌号Metglas2605，饱和磁化强度为1.61T,矫顽力为3.2A/m；Fe78B13Si9合金，牌号Metglas2605S-2，饱和磁化强度为1.56T,矫顽力为2.4A/m。典型的Fe基软磁纳米晶合金有：Fe90Zr7B3合金，牌号Nanoperm，饱和磁化强度为1.63T,矫顽力为5.6A/m；Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金，牌号Finemet，饱和磁化强度为1.24T,矫顽力为0.53A/m。
近年来，国内在非晶纳米晶合金方面开展进行了大量研究，2006年，沈宝龙等人开发出不含其他金属组元的软磁性铁基块体非晶合金Fe79P10C4B4Si3，该合金的临界尺寸为1mm，饱和磁化强度达到1.53T。由于类金属元素P和C的添加，合金的非晶形成能力得到了提升，而且铁含量的增加使得它的饱和磁化强度也得到了提高。
2011年，吕昭平等报道了微量铜掺杂的Fe75.3C7.0Si3.3B5.0P8.7Cu0.7块体非晶合金，发现微量Cu的添加不仅提高了合金的饱和磁化强度(达到1.61T)，还显著提高了合金的非晶形成能力。
周少雄等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种元素分布均匀的铁基非晶软磁合金及制备方法，该合金成分为FeaSibBcPdMe，各元素的成分范围(at％)是：70≤Fe≤84,2≤Si≤10,5≤B≤18,0.001≤P<8,0.0001≤M≤2.5,M＝C,N,Sn,Ge,Ge,Ga,Al,S,Te,Be,Pb,Mg,Cu。
陈雨峰等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种低成本的高导磁铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，该软磁合金的分子式为FeaSibBcMdCueNbfM’g，其中M为Al或Zn，M’选自Y、Gd或Er中的一种或几种，a、b、c、d、e、f、g为质量百分比，取值范围分别为：79≤a≤88.5，8≤b≤11，0.05≤c≤2，0.8≤d≤1.5，0.7≤e≤2.5，2≤f≤4，0.008≤g≤0.02。
韩烨等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种高铁含量的非晶软磁合金，其特征在于，该合金成分具有如下表达式FemMnSiaBbPcCd，其中M表示Cr、Mo、Nb三种元素的至少一种，m、n、a、b、c和d分别表示各组份的原子百分比，且满足以下条件83≤m≤87，0.5≤n≤2，1≤a≤5，5≤b≤10，1≤c≤5，0≤d≤3，m+n+a+b+c+d＝100。
李福山等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金，该非晶合金由FeaSibBcPdCue和微量不可避免的杂质组成，以原子百分比计，其中a为83.2～83.6，b为2.3～2.5，c为12.2～12.3，d为1.2～1.5，e为0.6～0.7，a+b+c+d+e＝100。
李晓雨等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种铁基非晶合金及其制备方法的发明专利申请(201710081033.7)，该合金成本表达式为：FeaBbSicCdPe(Mf)-Og，其中，a、b、c、d、e与f分别表示对应组分的原子百子含量；82.9≤a≤84.9，8≤b≤14，3≤c≤5，2.3≤d≤4，0.5≤e≤1.4，f≤0.2，O在所述铁基非晶合金中的浓度g为50ppm～230ppm，a+b+c+d+e+f＝100；M为微量元素。
新日本制铁公司在专利CN1356403A中公布了一种高铁含量Fe-Si-B-C-P非晶合金，铁含量在82～90％之间，其磁感应强度达到1.75T，然而由于过度追求磁感应强度，忽视了非晶形成能力的限制；典型高铁含量成分如Fe86.7Si2.3B8.9C0.8P1.1等的非晶形成能力太低，用常规快淬制带工艺不能制备完全非晶样品，磁性能差；其典型低铁含量成分如Fe82.4Si2.3B8.8C0.5P5.8合金的P元素含量高，磁感应强度低。
梁春永等公开了一种铁基非晶纳米晶软磁合金薄带的发明专利申请(201510674626.5)，其组成为FeaSibBcPdCueMef，其中，Me选自Ti、Zr、Nb或Ta中的一种，a、b、c、d、e和f分别表示在所述合金薄带中Fe、Si、B、P、Cu和Me按原子质量份数计的含量，并且80≤a≤90，0.5≤b≤5，5≤c≤12，1≤d≤9，0.3≤e≤2，0.3≤f≤3，a+b+c+d+e+f＝100。
刘红玉等公开了.一种铁基非晶合金的发明专利申请(201710637409.8)，其中，a、b、c与d分别表示对应组分的原子百分含量；81.0≤a≤84.0，1.0≤b≤6.0，9.0≤c≤14.0，0.05≤d≤3，a+b+c+d＝100。
徐佳等公开的发明专利申请(201410273470)中，提供了一种铁基非晶纳米晶软磁合金，该合金成分表达式为FexSiyBzPwCumCn，其中，85.5≤x≤86.0，0≤y≤2，8≤z≤10，2≤w≤6，0.5≤m≤0.8，0≤n≤0.5，且x+y+z+n+m+w＝100。该合金通过特定的元素搭配，将Fe的含量提高到85.5以上。
综合近年来发展的非晶软磁合金成分，可以看出，铁基非晶合金中磁性原子含量是低于硅钢的，具有饱和磁化强度低的劣势。因此，为了提高合金的饱和磁化强度强度，必须保证合金中有足够多的铁磁性元素，但是，过高的Fe含量有大大降低了合金的非晶形成能力，二者是互相制约的。因此Fe和类金属元素Si、B、P、C等必须具有合适的比例才能使合金的饱和磁化强度和非晶形成能力二者兼顾，满足工业化生产和应用。
发明内容
本发明的内容是设计一种具有高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M(M＝Mo、Nb、Zr)系非晶纳米晶软磁合金。该合金成本低廉，具有较好的非晶形成能力和高饱和磁化强度，可广泛用于电力、电子和信息传输与转换等领域。
本发明在合金设计上与前述报道的研究工作和发明申请的不同之处在于：
A.非晶纳米晶合金中Fe含量控制在84％～85.5％，该成分范围可以保证利用现有的非晶带材设备获得全非晶态组织，同时，较高的磁性元素含量有可以使非晶纳米晶合金获得高饱和磁化强度。
B.类金属元素B、C、P和Si的组合添加对提高Fe基非晶合金的形成能力和韧性十分关键。根据前期研究结果，对类金属元素含量和配比进行了优化设计，分别限定了硼硅比、硼磷比和硼碳比，这是本发明的一个关键创新。设定这范围的理由是，在所有的类金属元素之中，B元素在保证Fe基非晶合金的形成能力上最为明显。这反映在Fe-Metalloid二元合金中，仅有Fe-B二元系具有最高的非晶形成能力。因此，在Fe含量较高的情况下，为获得较高的非晶形成能力，必须保证合金中具有较高的硼含量，因此选定了硼的含量范围为9～12％。除了B之外，硅、磷、碳均有助于提高非晶形成能力，而且硅还可提高合金的电阻率，减少非晶合金的涡流损耗，一定量的磷可改合金的韧性。但是，硅和磷对提高合金非晶形成能力的作用均低于B，过高的P还会造成熔炼过程中发生挥发和制带过程中喷火的问题。前期研究已表明，碳的添加将会使非晶合金的塑韧性显著下降。综合上述各种因素，本发明优化设计出了硼硅比、硼磷比和硼碳比分别为：3≤硼/硅≤5,3.5≤硼/磷≤7,7≤硼/碳≤13.5。
C.其他金属元素的添加对Fe基合金非晶态组织的形成和性能有非常重要的作用。特别是第四周期元素Cu和第五周期过渡族元素，包括Zr、Nb、Mo等元素。如上所述的Fe90Zr7B3(牌号Nanoperm)和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(Finemet)合金，这两种合金通过添加Zr和Nb获得了较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力。近年来在这两个合金系的基础上又衍生了一系列非晶形成能力和软磁性能较好的非晶合金体系。但过多的非磁性元素的加入会显著恶化合金的磁性，提高合金的成本。因此在本发明中，将Zr、Nb、Mo三种元素的含量限定在较低水平上。
本发明的内容是，提供了一种高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M非晶纳米晶合金，该合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufMg，所述M为Mo,Zr,Nb中的一种或多种,式中a,b,c,d,e,f,g分别表示各对应组分Fe、Si、B、P、C、Cu、M的原子百分比，且满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.7,0≤g≤0.5，a+b+c+d+e+f+g＝100，且f和g不同时为0。
当不含第五周期元素时，本发明还可以进一步优化为FeaBbSicPdCeCuf，其成分特征为：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0＜f≤0.7，a+b+c+d+e+f＝100，该合金具有优异的薄带成形性能。
当第五周期元素选择为Mo时，本发明还可以进一步优化为FeaBbSicPdCeMog，式中各组分原子百分比满足下列条件:84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0＜g≤0.3，a+b+c+d+e+g＝100。
当第五周期元素选择为Nb时，本发明还可以进一步优化为FeaBbSicPdCeCufNbg，式中各组分原子百分比满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.5,0＜g≤0.5，a+b+c+d+e+f+g＝100。
当第五周期元素选择为Zr时，本发明还可以进一步优化为FeaBbSicPdCeCufZrg，式中各组分原子百分比满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.5,0＜g≤0.3，a+b+c+d+e+f+g＝100。
通过进一步优化，本发明还可以提供一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其化学成分表达式为Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，该合金具有优异的薄带成形性能,其纳米晶薄带饱和磁化强度达到1.7T。
通过进一步优化，本发明还可以提供一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其化学成分表达式为Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3，该非晶合金具有优异的薄带成形性能，其纳米晶薄带饱和磁化强度达到1.74T。
通过进一步优化，本发明还可以提供一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其化学成分表达式为Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3。该合金具有优异的薄带成形性能和柔韧性，其非晶薄带饱和磁化强度达到1.67T。
通过进一步优化，本发明还可以提供一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其化学成分表达式为Fe85.5Si2B9.2P1.9C1.25Zr0.15，该合金具有优异的非晶形成能力，其非晶带材的饱和磁化强度达到1.72T。
综上所述，本发明提供的非晶纳米晶合金具有高Fe含量，高饱和磁化强度，非晶态合金饱和磁化强度可达到1.72T，纳米晶合金的饱和磁化强度可达1.74T。同时，类金属元素B、Si、C、P与第五周期元素Mo、Nb、Zr的添加保证了本发明合金具有较高的非晶形成能力，元素Cu的加入能促进纳米晶析出而提高磁性。本发明合金适合非晶带材中试和工业化批量生产。所制备的非晶纳米晶合金适用于电力工业变压器铁芯、电动汽车、无人机和自动化领域的电机、互感器等，还可用于通讯领域的电磁屏蔽材料等。
附图说明
图1为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7,Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7淬态合金薄带的X射线衍射图谱。
图2为本发明Fe84.2B10Si2.5P2C0.8Cu0.5,Fe85.5B9.2Si2P2C1Cu0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3淬态合金薄带的X射线衍射图谱。
图3为本发明Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.15Nb0.15,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15淬态合金薄带的X射线衍射图谱。
图4为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7,Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7淬态合金薄带的示差扫描量热曲线。
图5为本发明Fe84.2B10Si2.5P2C0.8Cu0.5，Fe84.5B10Si2.5P2C0.8Cu0.2，Fe85B9.7Si2P2C1Cu0.3，Fe85.2B9.5Si2P2C1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P2C1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3淬态合金薄带的示差扫描量热曲线。
图6为本发明Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.15Nb0.15淬态合金薄带的示差扫描量热曲线。
图7为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7,Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7淬态合金薄带的磁滞回线。
图8为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7合金薄带450℃退火10分钟后的磁滞回线。
图9为本发明Fe84.4B10Si2.5B10P2C0.8Cu0.3，Fe85B9.7Si2P2C1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3淬态合金薄带的磁滞回线。
图10为本发明Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3合金薄带410℃退火10分钟后热处理后的磁滞回线。
图11为本发明Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15淬态合金薄带的磁滞回线。
表1为本发明铁基合金非晶形成能力、热学参数、与非晶态纳米晶相对应的饱和磁化强度。
具体实施方式
下面选取典型实施例从合金制备和合金性能两个方面具体介绍本发明。
1.非晶纳米晶合金带材制备
制备非晶合金带材的具体过程如下：
(1)配料。首先选取所需的纯铁(纯度不低于99.8％)、硅(纯度不低于99.5％)、工业硼铁(杂质含量低于0.7％)、磷铁(杂质含量低于0.9％)、碳(纯度不低于99.5％)和金属铜、钼、铌、锆(纯度均不低于99.8％)，配料之前经过机械打磨以去除材料表面的氧化皮，随后用酒精对原材料进行清洗，待原料充分干燥后采用高精度的电子分析天平按照合金成分设计配比进行配料。
(2)母合金熔炼。将配好的原材料放入真空电弧炉的铜坩埚熔炼池中，放置时应将密度较小，熔炼时易挥发或迸溅的原材料放置在铜坩埚底部。封闭炉体后，依次使用机械泵和分子泵抽真空至5×10-3Pa以下，冲入适量高纯氩气至炉内真空为(3～6)×104Pa，当含有易挥发组元时应适当冲入较多氩气。熔炼合金原料之前，首先熔炼炉中的高纯Ti锭以吸收炉内残余的氧气，然后再对合金原料进行熔炼。为保证母合金锭成分均匀，每次熔炼完成后需用翻料铲将合金锭翻转以进行下次熔炼，每个合金锭至少反复熔炼3次以上。熔炼过程中加电磁搅拌对合金进行反复熔炼。熔炼后的合金锭需要进行称量，以确保合金在熔炼过程中未发生明显挥发或者迸溅损耗。
(3)喷带。采用单辊旋淬法制得Fe-B-Si-P-C-Cu-M(M＝Mo、Nb、Zr)非晶纳米晶合金薄带，具体地说，首先将熔炼好的合金锭放置在石英管中，利用高频或中频感应加热熔化合金，待合金完全熔化并过热一定温度后，利用高速氩气将石英管中熔融的合金液体从管口的狭缝中喷至高速旋转的铜辊上以获得非晶纳米晶合金，铜辊辊速设定为30～35m/s，制备的非晶薄带厚度为20～40μm，宽度为1～6mm。
(4)薄带热处理
将薄带封装至真空度为10-3Pa石英玻璃管中，然后，放入马弗炉中，升温至一定温度，保温不同时间后，从炉中取出空冷至室温。
2、非晶合金的性能
1)X射线衍射(XRD)测试
使用X射线衍射仪对样品进行相组成分析，使用Cu靶X射线衍射装置测试样品。图1为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7,Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7合金薄带的XRD曲线。从XRD曲线可以看出，三种合金的衍射图谱均为一个漫射峰，没有明显尖锐的晶化峰，表明该薄带在X射线分辨率下为非晶态结构。
图2为本发明Fe84.2B10Si2.5P2C0.8Cu0.5,Fe85.5B9.2Si2P2C1Cu0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3合金薄带的XRD曲线。可见，三种合金的XRD曲线上均在漫射峰上叠加一个明显晶体衍射峰，表明合金为非晶纳米晶复合结构。
图3为Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.15Nb0.15,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15合金薄带的X射线衍射图谱。可见，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15的XRD谱线上只有漫散射峰，而Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.15Nb0.15合金的谱线在漫散射峰上还有一个微弱的晶体衍射峰。由此可以推定，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15具有单一非晶结构，而其他两种合金则具有非晶纳米晶结构。
2)差示扫描量热(DSC)分析
使用差示扫描量热仪对非晶合金样品进行热力学性能分析，升温速率为20K/min，升温范围为300-1600K。图4-6为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7，Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7，Fe84.2B10Si2.5P2C0.8Cu0.5，Fe84.5B10Si2.5P2C0.8Cu0.2，Fe85B9.7Si2P2C1Cu0.3，Fe85.2B9.5Si2P2C1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P2C1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Mo0.3,Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3,，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.15Nb0.15合金薄带的示差扫描量热曲线。从图中可以确定出合金的晶化温度、晶化峰的数量和峰间温度差，从而确定出合金的纳米晶化热处理温度。将每个合金的开始晶化温度列入表1中。从图中可以看出，合金的开始晶化温度与合金的非晶形成能力之间并没有直接联系。进一步分析发现，这些合金均出现两个明显的晶化峰，两个峰之间明显分离，峰间温度超过100℃，这就为通过热处理获得高性能纳米晶创造了很好的条件。
3)软磁性能测试
将采用旋淬法和热处理制备得到的厚度为20-40微米，宽度为1-5mm的非晶纳米晶薄带，采用振动样品磁强计(VSM)测试合金的饱和磁化强度。
图7为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7，Fe84B10Si2.5P2C0.8Cu0.7,Fe84B10.5Si2.5P1.5C0.8Cu0.7合金薄带的磁滞回线，可见这三种合金的最高饱和磁化强度为1.61T。图8为本发明Fe84B9.5Si2.5P2.5C0.8Cu0.7合金薄带450℃退火10分钟后的磁滞回线，可见，合金饱和磁化强度由淬态的1.59T提高到了非晶纳米晶1.7T。图9为本发明Fe84.4B10Si2.5B10P2C0.8Cu0.3，Fe85B9.7Si2P2C1Cu0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3合金淬态薄带的磁滞回线。可见，随着Fe含量的提高，淬态合金的饱和磁化强度进一步提高。其中，Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Cu0.3合金淬态薄带的饱和磁化强度达到了1.65T，该合金经过410℃退火10分钟后饱和磁化强度提高到1.74T，如图10所示。
图11为本发明Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.1Nb0.3和Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15合金淬态薄带的磁滞回线。可见，第五周期元素Nb和Zr的添加，显著提高了淬态非晶薄带的饱和磁化强度，这主要是这两种元素的加入改变了整体非晶态微观结构，而非指增加了磁性原子的数量。Fe85.5B9.2Si2P1.9C1.25Zr0.15淬态合金薄带的饱和磁化强度达到了1.72T。
表1高饱和磁化强度铁基合金非晶形成能力和饱和磁化强度(Bs)
表中，A代表非晶体，NC代表纳米晶。

Claims (9)

1.一种高饱和磁化强度Fe-B-Si-P-C-Cu-M非晶纳米晶合金，其特征在于合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufMg，所述M为Mo,Zr,Nb中的一种或多种,式中a,b,c,d,e,f,g分别表示各对应组分Fe、Si、B、P、C、Cu、M的原子百分比，且满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.7,0≤g≤0.5，a+b+c+d+e+f+g＝100，且f和g不同时为0。
2.根据权利要求1所述的一种高饱和磁化强度FeaBbSicPdCeCufMg非晶纳米晶合金，其特征在于当g＝0时，其化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCuf，其成分特征为：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0＜f≤0.7，a+b+c+d+e+f＝100，该合金具有优异的薄带成形性能。
3.根据权利要求1所述的一种高饱和磁化强度FeaBbSicPdCeCufMg非晶纳米晶合金，其特征在于当f＝0时，M为Mo时，该合金的化学成分表达式为FeaBbSicPdCeMog，式中各组分原子百分比满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0＜g≤0.3，a+b+c+d+e+g＝100。
4.根据权利要求1所述的一种高饱和磁化强度FeaBbSicPdCeCufMg非晶纳米晶合金，其特征在于当M为Nb时，该合金的化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufNbg，式中各组分原子百分比满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.5,0＜g≤0.5，a+b+c+d+e+f+g＝100。
5.根据权利要求1所述的一种高饱和磁化强度FeaBbSicPdCeCufMg非晶纳米晶合金，其特征在于当M为Zr时，合金的化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufZrg，式中各组分原子百分比满足下列条件：84≤a≤85.5,9≤b≤10.5,3≤b/c≤5,3.5≤b/d≤7,7≤b/e≤13.5,0≤f≤0.5,0＜g≤0.3，a+b+c+d+e+f+g＝100。
6.根据权利要求2所述的一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其特征在于合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCuf，式中各组分原子百分比满足下列条件：b＝9.5,c＝2.5,d＝2.5,e＝0.8,f＝0.7，a+b+c+d+e+f＝100，该合金具有优异的薄带成形性能,其纳米晶薄带饱和磁化强度达到1.7T。
7.根据权利要求2所述的一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其特征在于合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCuf，式中各组分原子百分比满足下列条件：b＝9.2,c＝2,d＝1.9,e＝1.1,f＝0.3，a+b+c+d+e+f＝100，该非晶合金具有优异的薄带成形性能,其纳米晶薄带饱和磁化强度达到1.74T。
8.根据权利要求4所述的一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其特征在于合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeNbg式中各组分原子百分比满足下列条件：b＝9.2,c＝2,d＝1.9,e＝1.1,g＝0.3，a+b+c+d+e+g＝100；该合金具有优异的薄带成形性能和柔韧性,其非晶薄带饱和磁化强度达到1.67T。
9.根据权利要求5所述的一种高饱和磁化强度非晶纳米晶合金，其特征在于合金化学成分表达式为FeaBbSicPdCeCufZrg，式中各组分原子百分比满足下列条件：b＝9.2,c＝2,d＝1.9,e＝1.25,g＝0.15，a+b+c+d+e+f+g＝100；该合金具有优异的非晶形成能力，其非晶带材的饱和磁化强度达到1.72T。
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