CN108441790A - 一种具有高塑性的高熵软磁合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高熵软磁合金，所述合金的表达式为FeaCobNicZrdBe，表达式中a、b、c、d和e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为25～35，b为25～35，c为25～35，d为6.0～8.0，e为1.0～5.0，a+b+c+d+e＝100。该合金具有高的压缩屈服强度，高的压缩塑性，良好的拉压屈服强度，拉伸‑压缩性能明显不对称，优良的磁性能，且其成型性好、制备工艺条件简单、生产成本低廉。

Description

一种具有高塑性的高熵软磁合金及制备方法
技术领域
本发明属于高熵合金技术领域，具体涉及一种高熵软磁合金及其制备方法。
背景技术
高熵合金是上世纪九十年代叶均蔚等人提出的一种新型材料，其中高熵合金通常是指由四种或以上主要组元组成，而且每种组元都在5～35％之间的一类合金。高熵合金由于其高硬度、高强度、良好的高温抗氧化性和耐磨性等优异性能而具有广阔的应用前景。最近的研究表明，与之前传统的固溶类高熵合金不同，在一些特殊的合金体系中高熵合金也可以形成非晶态结构，这类合金被称为高熵合金。高熵合金是具有非晶态结构的高熵合金，因其兼具高熵合金和非晶合金两者的特点而成为高熵合金领域的研究热点。目前，人们对高熵合金的研究主要侧重于力学性能，但是对其功能特性比如磁性能的研究很少，目前软磁高熵合金报道较少。
2002年，日本东北大学Ma等人制备出临界直径为1.5mm的Ti20Zr20Hf20Cu20Ni2块体非晶合金[Mater Trans，2002(43):277]。因该非晶合金成分同时满足高熵合金的成分特征，人们意识到在某些特定合金系内，高熵合金可形成非晶结构，进而发展出一类新的合金，即高熵合金。
随后人们发现很多高熵合金系都可以成功制备出高熵块体非晶合金，如Pd20Pt20Cu20Ni20P20[Intermetallics，2011(19):1546]、Zn20Ca20Sr20Yb20(Li0.55Mg0.45)20[Appl Phys Lett，2011(98):141913]、Sr20Ca20Yb20Mg20Zn20[J Mater Res，2012(27):2593]、Sr20Ca20Yb20Mg20(Zn0.5SCu0.5)20[J Mater Res，2012(27):2593]、Ti20Zr20Cu20Ni20Be20[J NonCryst Solids，2013(364):9〕和Ti16.7Zr16.7Hf16.7Cu16.7Nl16.7Be16.7[Mater Lett，2014(125):151]等。与传统晶态合金相比，这些高熵块体非晶合金都表现出更高的强度，但是其塑性变形能力较低。
在目前高熵块体非晶合金体系中，一般侧重对其力学性能进行研究，而对其功能特性如磁性能的研究很少。最近，中国科学院宁波材料所研制成功了临界直径为l mm的Gd20Tb20Dy20Ai20M20(M代表Fe，Co或Ni元素)[Intermetallics，2015(58):31〕和Ho20Er20Co20Al20RE20(RE代表Gd，Dy或Tm元素)[J Appl Phys，2015(117):073902]高熵块体非晶合金。该系列高熵块体非晶合金具有优异的磁制冷效应，可用做磁制冷工质材料。北京科技大学的Zuo等人报道了具有体心立方结构的Fe25CO25Ni25Ai25高熵合金，该合金显示出101.8emu/g的饱和磁化强度和224.4A/m的矫顽力[JMagnMagn Mater，2014(371):60]。
上述合金系大多在强调力性而对磁性研究较少，同时上述合金的塑性较差，而本发明的合金塑性十分优异，同时具有良好的软磁性能，而且不含有贵金属或稀土金属元素，生产成本相对不高，更具有工业应用前景。本发明针对目前软磁性高熵块体非晶合金的技术空白，提供了一种具有高非晶形成能力、宽过冷液相区间、优异软磁性能和力学性能的高熵块体非晶合金及其制备方法。为未来获得综合性能优异、成本低廉、节能环保的新型软磁非晶高熵合金具有重大意义。
发明内容
针对上述问题，本发明开发出一种高熵软磁合金，该合金具有高的压缩屈服强度，高压缩塑性，良好的拉压屈服强度，具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率和优异耐腐蚀性能，且其成型性好、制备工艺条件简单、生产成本低廉。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种高熵软磁合金，所述合金的表达式为FeaCobNicZrdBe，表达式中a、b、c、d和e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为25～35，b为25～35，c为25～35，d为6.0～8.0，e为1.0～5.0，a+b+c+d+e＝100。
根据上述的高熵软磁合金，所述a为30，b为30，c为30，d为7，e为3。
根据上述的高熵软磁合金的制备方法，它包括如下步骤：
(1)配料：选取纯度为99.99wt％的Fe、纯度为99.99wt％的Co、B含量为17.40wt％的FeB和纯度为99.99wt％的Zr作为原料，按照上述合金表达式中原子百分比含量进行配料；
(2)熔炼母合金：将上述配好的原料放入真空高频感应熔炼炉中，抽真空度至2～3×10-3Pa，充入压力为0.04～0.05MPa氩气保护气体；调节电流15～25A、熔炼温度1000～1600℃、熔炼5～10min后随炉冷却得到母合金锭；
(3)带材的制备：在非连续生产条件下，将上述制备的母合金锭重新熔化，熔炼后喷射在高速旋转的铜轮上，制备成高熵薄带，铜轮表面线速度为20～30m/s；
(4)退火处理：甩带成功制备的条带，选取质量较好无毛边，表面光滑的条带，用剪刀截取约10cm长左右，装入数根此长度的条带于直径的长石英管中，石英管一端已封闭。待用的石英管在使用前已用酒精清洗、干燥箱干燥干净。然后用乙炔气体加氧气高温枪缩颈石英管中部。如此把条带封在下端石英管内部，然后把封好的石英管，上端口处涂抹真空脂，插入抽真空设备橡皮管处抽真空。机械泵抽真空达3.0×10-1Pa、扩散泵抽真空达到3.0×10-3Pa以上。当真空度达到要求后，再用焊枪完全封住石英管中段缩颈处，如此真空封管完毕。封管的时候一定要注意防止石英管漏气，封闭段真空度一定要达到要求的3.0×10- 3Pa以上。根据上述的高熵软磁合金的制备方法，在步骤(1)中按照上述合金表达式中原子百分比含量进行配料；原料的放置顺序是按照原料成分的熔点高低设置，原料成分中熔点低的合金钢或合金元素放在上层，原料成分中熔点高的合金钢或合金元素放在下层。
根据上述的高熵软磁合金的制备方法，在步骤(2)中，当采用高纯原材料制备母合金时，依次用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0～3.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开始熔炼母合金；当采用工业纯原材料制备母合金时，在配料中加入原料总质量1～2％的包覆剂，然后放入真空感应熔铸腔体中的感应线圈中，依次用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0～3.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开始熔炼母合金，利用包覆剂进行包覆，熔炼完成后，对合金液进行20min包覆，关掉电源。
根据上述的高熵软磁合金的制备方法，步骤(3)中将熔炼好的母合金放入底部开有圆孔且孔的直径为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在铜轮上方0.5～1.2mm高度处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开启通有冷却水的铜轮和感应加热电源，调节电流2～10A、感应温度900～1100℃，熔炼时间2～5min，接着在氩气的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差为0.05MPa下把熔融均匀的母合金喷射到高速旋转的铜轮上，制备带材。
根据上述的高熵软磁合金的制备方法，所述包覆剂为干燥处理的B2O3、CaO或BaO。
根据上述的高熵软磁合金的制备方法，高熵软磁合金也可以制备棒材，具体的棒材的制备方法如下：是将上述步骤(3)熔炼好的母合金切开后，取6-8g放入底部开有圆孔且孔的直径约为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在具有直径为2mm的铜模上方的倒角处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的Ar，然后开启通有冷却水的铜轮和感应加热电源，然后在高纯Ar的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差约为0.05MPa下把熔融均匀的母合金喷注进具有直径为2mm的铜模中，制备出实验所用的棒材。
本发明提供的FeCoNi系高熵合金材料，主要是利用常用见金属元素制成高熵合金条带，降低了合金的成本，且极大的丰富了高熵合金的报道，为高熵合金的进一步研究与应用提供了理论性和实验性的指导，为传统工业的升级及高科技产业的发展提供更丰富的材料选择空间。
本发明提供的FeCoNi系高熵合金材料的制备方法，以真空感应熔炼，实现了高熵合金条带的制备。制得的合金条带表面平整光滑、无孔洞裂纹等缺陷，并且还具有良好的韧性；尤其是使用常见轻金属和较为简便的凝固条件制备高熵合金更能符合现代技术的要求，适合推广应用。
本发明合金中Fe、Co、Ni、Zr的原子百分比含量在5～30(at％)范围内，保证了其满足了叶均蔚教授提出了“多主元高熵合金”崭新的合金设计理念；B与Fe元素有较大的原子半径差异，符合井上名久提出的三条经验规律中具有大原子半径的要求，有利于合金的非晶化，B可以显著提高合金的非晶形成能力和稳定性，此外B元素还有提高磁饱和强度的作用；合金中Co元素的加入有利于提高高熵合金的磁导率、降低了矫顽力和能量损耗，同时Co元素的磁致伸缩较低；合金中Ni元素的加入有利于提高高熵合金的非晶形成能力，使合金的一级晶化温度提高，同时降低了矫顽力和提高了磁饱和强度；合金中Zr元素适当的含量有利于提高合金的非晶形成能力，同时提高其初始晶化温度，降低矫顽力。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明成分中含有对提高高熵软磁合金综合性能有利的多个元素Fe、Co、Ni、Zr和B等。
2.本发明合金系中含有B元素，配料熔炼时不用单独熔炼FeB合金，增加了配制成分的准确性，简化了熔炼工艺。
3.本发明合金成分具有高熵合金成分特点，兼具非晶合金的结构，有利于为传统高熵合金和非晶合金的交叉应用提供理论性和实验性的指导。
4.本发明合金条带不含贵金属元素，在获得高性能的同时降低了成本，有利于工业化的应用。
5.本发明合金成分的优异性能只需增加生产工艺，流程短，符合工业化生产要求。
综上，本发明的高熵软磁合金具有高的压缩屈服强度，最高可达600MPa；高的压缩塑性，最高可达45％；良好的拉压屈服强度，最高可达300MPa；具有明显的拉伸-压缩性能不对称，具有优良的磁性能，饱和磁感应强度Bs可达1.22T、高频稳定性、矫顽力Hc，矫顽力Hc为80A/m，且其成型性好、制备工艺条件宽松、生产成本低廉。
附图说明
图1为实施例1高熵非晶软磁合金的XRD图；图中横坐标为扫描角度，纵坐标为强度；
图2为实施例1高熵非晶软磁合金的不同外加磁场下的VSM图；图中横坐标为磁场强度，纵坐标为磁化强度；
图3为实施例1高熵非晶软磁合金的不同外加磁场下的矫顽力图；图中横坐标为磁场强度，纵坐标为磁化强度；
图4为实施例1高熵非晶软磁合金的压缩曲线图；图中横坐标为真应变，纵坐标为真应力；
图5为实施例1高熵非晶软磁合金的拉伸曲线图；图中横坐标为真应变，纵坐标为真应力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整、详细地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明众多实施例中的一部分，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下，对本发明作出的任何变形的技术方案都在本发明的保护范围之内。
实施例1
本发明提供了一种新型软磁高熵合金Fe30Co30Ni30Zr7B3(at％)，其制备方法包括如下步骤：
1)配料：选取纯度为99.99wt％的Fe、纯度为99.99wt％的Co、B含量为17.40wt％的FeB和纯度为99.99wt％的Zr作为原料，按照上述合金表达式中原子百分比含量进行配料，原料的放置顺序是按照原料成分的熔点高低设置，原料成分中熔点低的合金钢或合金元素放在上层，原料成分中熔点高的合金钢或合金元素放在下层；
2)熔炼母合金：先将上述配制好的母合金成分放进氮化硼坩埚中，接着在配料中加入原料总质量1～2％的干燥后的包覆剂，然后放入真空感应熔铸腔体中的感应线圈中，依次用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0～3.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体；调节电流15A、熔炼温度1000～1600℃开始熔炼母合金，利用包覆剂进行包覆，熔炼完成后，对合金液进行20min包覆，关掉电源，最终制备得到均匀的成分为的母合金锭；
3)带材的制备：将熔炼好的母合金切开后，取6～8g放入底部开有圆孔且孔的直径为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在铜轮上方0.5～1.2mm高度处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开启通有冷却水的铜轮和感应加热电源，调节电流2～10A、感应温度900～1100℃，熔炼时间2～5min，接着在氩气的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差为0.05MPa下把熔融均匀的母合金喷射到高速旋转的铜轮上，制备薄带；
4)退火处理：将上述高熵薄带放在退火炉中进行去应力退火处理，退火温度低于高熵薄带晶化温度之下80～120℃，根据炉腔大小、加热方式的不同，保温时间为10～60分钟。
也可以制备棒材，棒材的制备方法：是将上述步骤(3)熔炼好的母合金切开后，取6-8g放入底部开有圆孔且孔的直径约为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在具有直径为2mm的铜模上方的倒角处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的Ar，然后开启通有冷却水的铜轮和感应加热电源，然后在高纯Ar的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差约为0.05MPa下把熔融均匀的母合金喷注进具有直径为2mm的铜模中，制备出棒材。
图1分别为Fe30Co30Ni30Zr7B3高熵非晶合金分别为10r/s的带材、40r/s的带材、棒材的XRD曲线。由图1可见，该合金的XRD曲线随着冷变慢，逐渐从基体中析出单一的面心立方结构(FCC)，为高熵合金典型的特点。
图2为Fe30Co30Ni30Zr7B3高熵非晶合金的VSM曲线，由图2可见，其具有最高的饱和磁感应强度Bs，为1.22T。
图3为Fe30Co30Ni30Zr7B3高熵非晶合金的矫顽力曲线，矫顽力是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。由图3可见其矫顽力只有80A/m。
图4为Fe30Co30Ni30Zr7B3高熵非晶合金的压缩曲线，压缩试验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验，试样破坏时的最大压缩载荷除以试样的横截面积，称为压缩强度极限或抗压强度。该合金具有具有高的压缩屈服强度，最高可达600MPa；高的压缩塑性，最高可达45％。
图5为Fe30Co30Ni30Zr7B3高熵非晶合金的拉伸曲线，塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度。该合金具有良好的拉压屈服强度，最高可达300Mpa。
对比例1
采用单辊铜轮快淬法制取FeCoNi基高熵软磁非晶合金：
1)配料：采用纯度为99.9wt％的Fe、Co、Ni，纯度为99.999wt％的Si、B含量为17.40wt％的FeB，按照上述合金表达式中原子百分比含量进行配料；
2)熔炼母合金：将配比好的原料放入石英坩埚，原料的放置是按照原料成分的熔点高低顺序放置，即原料成分中熔点低的合金钢或合金元素放在上层，原料成分中熔点高的合金钢或合金元素放在下层，依次用机械泵和扩散泵抽真空度至3×10-3Pa，充入压力为0.05MPa、纯度为99.999％的氩气保护气体；调节电流18A开始熔炼，熔炼时间为5min，关掉电源，随炉冷却得到母合金锭；
3)棒材的制备：，高熵软磁合金也可以制备棒材，具体的棒材的制备方法如下：是将上述步骤(3)熔炼好的母合金切开后，取6-8g放入底部开有圆孔且孔的直径约为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在具有直径为2mm的铜模上方的倒角处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的Ar，然后开启通有冷却水的铜轮和感应加热电源，然后在高纯Ar的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差约为0.05MPa下把熔融均匀的母合金喷注进具有直径为2mm的铜模中，制备出实验所用的棒材。
由中科院宁波材料研究所提供的采用Lake share7410振动样品磁强计(VSM)，其外加磁场为800k A/m，对其磁饱和强度(Bs)进行测量，Fe26.7Co26.7Ni26.6Si9B11、Fe30Co25Ni25Si9B11、Fe40Co20Ni20Si9B11合金棒状试样的Bs分别为0.98T、1.02T和1.09T
对比例2
首先将合金成分中的原子比换算成重量比，将高纯金属原材料通过剪切的方式加工成便于称量的形状，使用电子天平(精度为0.0001g)按合金成分进行配料，配料前所有的金属原材料需要在丙酮或者酒精溶液中进行清洗，配料过程中所有的操作都需要使用洁净的镊子完成，防止原材料的污染。母合金锭的制备需选用高纯度的金属原料(纯度需高于99.7wt.％)。金属原材料的纯度会在很大程度上影响合金的非晶形成能力，对于活泼易氧化的金属原材料需用砂纸打磨表面去除其氧化膜，然后在清洗后进行配料。熔炼母合金锭之前，需要对水冷铜坩埚表面进行打磨和清洁工作，以防熔炼过程中母合金锭被污染。一般使用2000目以上的细砂纸蘸取酒精打磨，再用洁净的纱布蘸取酒精擦拭干净。然后，在熔炼炉内的中心铜坩埚里放入纯Ti块，熔炼Ti块可以吸取炉内剩余的氧，放止熔炼过程中合金锭的氧化。再将配置好的原材料置入水冷铜坩埚内。为了获得更加均匀的合金锭以及减少熔炼时的损耗，放置原材料时，需将细碎的、密度较小的、熔炼时易于挥发或崩裂的金属原材料置于水冷铜坩埚底部。
熔炼时先用机械泵将炉内的真空抽至20Pa以下，再用分子泵继续将真空抽至3.0×10-3Pa以下，然后关闭各个阀门后充入高纯氩气(纯度99.99％)，为接下来的电弧熔炼母合金锭提供惰性气氛保护。熔炼过程中，需要先熔化炉内中心铜坩埚里的Ti块，在其熔融状态下吸取熔炼炉内残余的氧。然后逐个熔炼水冷铜坩埚内合金原材料，熔炼过程中使用电磁搅拌。注意每次熔炼时间不能过长，放止造成合金中部分组元的挥发。为保证母合金锭化学成分的均匀性，熔炼后用翻料勺将每个合金锭翻转重新熔炼，每个合金锭熔炼次数不少于四次，合金熔炼的越均匀越有利于后续制备非晶合金样品。将熔炼好的合金锭进行称量，与配料时原材料的总质量相比，熔炼损耗不能超过0.1wt.％。
采用铜模吸铸工艺，设备是高真空熔炼炉。将熔炼完成的母合金锭置于底部装有石墨导流嘴的铜坩埚内，石墨导流嘴下方对应着吸铸室。吸铸室内安装着由无氧铜制成的、具有不同尺寸内腔的铜模。铜模具有较好的热导率，可成型不同尺寸的非晶合金棒状样品。对熔炼炉抽至高真空，再充入高纯氩气后，熔炼炉内与吸铸室内相通，没有压力差。当完全熔化合金后，按下吸铸键时，吸铸室与机械泵瞬间联通，使吸铸室立即形成负压，这样可以让熔化的合金在自重以及负压的作用下迅速充型至铜模中，得到所需的棒状合金样品。
其样品中Ti50Zr16Be24Ni10以及Ti45Zr20Be27Ni8的最大工程应力达1963MPa。
对比例3
采用单辊铜轮快淬法制取TiZrHfCuM系高熵合金：
选用实验室准备好的原材料，利用高精确度的电子天平(精确到0.1mg)称取用计算工具转换成质量百分比的各高纯度的金属原材料，然后通过真空电弧熔炼的方式将混合的原料熔炼均匀。熔炼之前，要先将配置的原料精确放入炉内的水冷铜坩埚之中，利用机械泵把炉体内部的气压抽到5Pa以下，转换成扩散泵对熔炼炉进行一段时间的抽真空，接着向炉体中通入高纯度的氩气进行两次洗气，最终用扩散泵将熔炼炉内真空度抽至2～6×10- 3Pa，然后向熔炼炉内充入0.04～0.06Mpa的氩气保护气体来进行合金的熔炼。熔炼之前，先对预先放入炉内的钛金属块进行一分钟的熔炼，目的是利用金属钛活泼的化学性质来吸收炉体内微量的残余氧气，然后才可以对原料进行高温混合熔炼。熔炼的过程中，为了防止合金的迸裂，电弧温度应该由小到大逐渐的缓慢增加，并且为保证母合金熔炼的均匀性，熔炼的过程中要控制电弧的把手做小幅度的旋转来加热合金。母合金每次的熔炼都需要一分钟左右，每次熔炼结束后要静置五分钟使得合金完全的冷却，然后翻转母合金，再次进行抽高真空，再采用同样的工艺进行重复的熔炼。
实验所需的非晶条带样品可以利用真空急冷设备将高温金属熔体喷射到高速旋转的铜辊上面冷却并甩带成型获得。将熔炼均匀的母合金剪切成大小合适的小块，放入到经过超声清洗的耐高温石英玻璃管中，将石英管在快速凝固装置的感应炉中固定好，调节炉体中的真空度至2～6×10-3Pa，充入0.05Mpa的氩气保护气体。通过环绕在石英试管周围的铜线圈的感应加热效应将母合金融化成高温的液体，调节喷射时进入石英管气体的压强，使得压力舱与放置石英管的舱体之间存在一定的压强差，从而将高温熔融的金属熔体喷射到高速旋转的铜辊上面，利用铜辊的良好导热性对熔融的金属进行快速冷却(冷却速率在106K/s以上)，与此同时凭借铜辊超高的转速来甩带成型，最后制得微米级别的合金薄带。
Ti、Zr、Hf等元素均不是软磁性元素，故其软磁性能较差，虽有高熵非晶结构但不能在软磁方面有较多的应用。与上述文献相比，本发明显著的优势体现在：
1.本发明具有更高的饱和磁感应强度Bs(为1.17T)、更低的矫顽力。
2.本发明合金条带含有微量或不含贵金属元素，在获得高性能的同时降低了成本，有利于工业化的应用。

Claims (6)

1.一种高熵软磁合金，其特征在于：所述合金的表达式为FeaCobNicZrdBe，表达式中a、b、c、d和e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：a为25～35，b为25～35，c为25～35，d为6.0～8.0，e为1.0～5.0，a+b+c+d+e＝100。
2.根据权利要求1所述的高熵软磁合金，其特征在于：所述a为30，b为30，c为30，d为7，e为3。
3.根据权利要求1所述的高熵软磁合金的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
(1)配料：选取纯度为99.99wt％的Fe、纯度为99.99wt％的Co、B含量为17.40wt％的FeB和纯度为99.99wt％的Zr作为原料，按照上述合金表达式中原子百分比含量进行配料；
(2)熔炼母合金：将上述配好的原料放入真空高频感应熔炼炉中，抽真空度至2～3×10-3Pa，充入压力为0.04～0.05MPa氩气保护气体；调节电流15～25A、熔炼温度1000～1600℃、熔炼5～10min后随炉冷却得到母合金锭；
(3)带材的制备：在非连续生产条件下，将上述制备的母合金锭重新熔化，熔炼后喷射在高速旋转的铜轮上，制备成高熵薄带，铜轮表面线速度为20～30m/s；
(4)退火处理：将上述高熵薄带放在退火炉中进行去应力退火处理，退火温度低于高熵薄带晶化温度之下80～120℃，根据炉腔大小、加热方式的不同，保温时间为10～60分钟。
4.根据权利要求3所述的高熵软磁合金的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，当采用高纯原材料制备母合金时，依次用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0～3.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开始熔炼母合金；当采用工业纯原材料制备母合金时，在配料中加入原料总质量1～2％的包覆剂，然后放入真空感应熔铸腔体中的感应线圈中，依次用机械泵和扩散泵抽真空，当真空度达到2.0～3.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开始熔炼母合金，利用包覆剂进行包覆，熔炼完成后，对合金液进行20min包覆，包覆完成后关掉电源。
5.根据权利要求3所述的高熵软磁合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中将熔炼好的母合金放入底部开有圆孔且孔的直径为0.6mm～0.7mm的石英管中，然后放置在真空腔里的感应线圈中并固定在铜轮上方0.5～1.2mm高度处，依次采用机械泵和扩散泵抽真空至5.0～6.0×10-3Pa后充入0.04～0.05MPa的纯度为99.999％的氩气作为保护气体，然后开启通有冷却循环水的铜轮和感应加热电源，调节电流2～10A、感应加热温度900～1100℃，熔炼时间2～5min，在氩气的保护下采用高频感应加热的方式使石英管中的母合金融化均匀，然后在石英管内外压差为0.04～0.05MPa的条件下把熔融均匀的母合金喷射到高速旋转的铜轮上，制备带材。
6.根据权利要求4所述的高熵软磁合金的制备方法，其特征在于：所述包覆剂为干燥处理的B2O3、CaO或BaO。
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