CN110181007A - 一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 - Google Patents
一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110181007A CN110181007A CN201910501029.0A CN201910501029A CN110181007A CN 110181007 A CN110181007 A CN 110181007A CN 201910501029 A CN201910501029 A CN 201910501029A CN 110181007 A CN110181007 A CN 110181007A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- amorphous alloy
- alloy
- iron
- based amorphous
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 168
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 144
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 199
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 197
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 8
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 7
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910002546 FeCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002555 FeNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004153 renaturation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/11—Making amorphous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明涉及一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法,本发明能够在不改变快速凝固工艺条件的情况下，利用铁基合金熔体成份和热处理温度的工艺方法来调控铁基非晶合金带材的厚度，降低铁基非晶合金厚带材的制备难度。本发明具有实施成本低、效率高、可操控性和重复性强、技术可靠性高等特点，适合于在金属功能材料制备技术领域的广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于金属功能材料制备技术领域，特别是涉及一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法。
背景技术
利用合金熔体过冷凝固制备的铁基非晶合金带材具有高磁导率和低损耗的优点，是综合性能优异的先进电磁材料，应用于智能电网、智能制造和信息技术等多个领域。由于铁基非晶合金带材厚度是影响非晶合金带材器件性能和加工成本的重要因素之一，例如铁基非晶合金带材厚度是决定节能变压器和非晶电机铁芯叠片系数的关键因素，增加非晶合金带材的厚度有利于提升非晶铁芯制备效率和性能。因此调控铁基非晶合金带材厚度有利于提高器件性能和降低铁基非晶合金带材加工成本。
将合金熔体制备成非晶合金是一个合金熔体的过冷凝固过程，在这个过程中，当熔体温度下降到凝固温度时，合金熔体粘度出现快速增加，导致熔体失去流动性，转变成具有熔体结构的固体。要实现合金熔体的过冷凝固，要求合金熔体必须具有一定的过冷度才行，即合金熔体在非晶态形成温度Tg以下的温度凝固才能实现过冷凝固，因此合金熔体的自然凝固温度与非晶态形成温度Tg之间的温度差就是合金熔体发生过冷凝固必须具备的过冷度。通常铁基合金熔体的过冷度很小，无法达到过冷凝固对合金熔体过冷度的要求。要实现铁基合金熔体的过冷凝固就必须人为地增加合金熔体的过冷度。高速冷却是一种有效实现合金熔体过冷凝固的方式，它能使合金熔体在高速冷却过程中的熔体粘度变化明显滞后于合金熔体温度变化，将初始的高温熔体粘度保留到相对低的温度，提高合金熔体的过冷度，实现合金熔体的过冷凝固。
在高速冷却过程中合金熔体温度下降的越快，获得的合金熔体过冷度越大，而决定合金熔体温度下降速率的关键因素是单位时间从合金熔体传导出的热量，导出的热量越多，熔体温度下降的越快。合金熔体的降温速率既与冷却系统在单位时间能从合金熔体传导出的热量有关，也与单位时间浇铸到冷却系统的合金熔体数量有关。在冷却系统的冷却能力固定的情况下，单位时间浇铸的合金熔体数量决定了熔体过冷度的大小，单位时间浇铸的合金熔体数量越多，获得的合金熔体过冷度越小，当合金熔体过冷度小到无法满足过冷凝固的要求时，熔体就会发生晶化。另外，在浇铸温度和降温速率不变时，熔体粘度越小，高速冷却产生的熔体过冷度越大。在这种情况下，随着单位时间浇铸的合金熔体数量增加，降温速率减小，高速冷却产生的熔体过冷度亦减小。当单位时间的合金熔体浇铸量增加到所产生的合金熔体过冷度不能满足过冷凝固的要求时，熔体便会发生结晶。由此可知，合金熔体的非晶态结构形成能力与熔体粘度密切相关，非晶合金的制备过程就是对合金熔体粘度的控制过程。由于非晶合金带材厚度与单位时间浇铸的合金熔体数量成正比，因此，非晶合金带材厚度亦与合金熔体粘度密切相关，调控合金熔体粘度是实现调控铁基非晶合金带材厚度的一个重要途径。熔体粘度源于熔体层间流动的阻力，粘度大时，熔体流动的阻力大，熔体不易流动；粘度小时，熔体流动的阻力小，熔体容易流动。当合金熔体中的同类和异类原子间发生合金化时，形成各种原子团簇结构。通常尺寸小的原子团簇易于熔体的流动，对应的熔体粘度小，而大尺寸的原子团簇不易于熔体的流动，对应的熔体粘度大。由于熔体是由原子团簇组成的，因此组成熔体结构的原子团簇是影响熔体流动性的关键因素，而反映合金熔体流动性的粘度在本质上受熔体结构的控制。通常合金熔体的非晶态结构形成能力还与合金中的非金属元素含量成正比，通过增加非金属元素含量来提高合金熔体的非晶态结构形成能力。美国专利US5958153A公开了一种在铁基非晶合金中添加P元素来制备厚度在40-90μm的非晶合金带材的方法，这种含P元素非晶合金带材的成份配比为(FeSiBC)100-xPx，其中x的变化范围在2～6at.％，由于在合金中加入P元素，导致Fe含量的降低，因此该方法存在的主要不足之处是：非晶合金的饱和磁感应强度低。
中国专利申请201610872616.7公开了一种增加非晶合金带材厚度的工艺方法，具体包括：步骤1建立过热循环处理与降低合金熔体粘度的关联关系；步骤2选择能最大幅度降低合金熔体粘度的过热循环处理温度并进行热处理；步骤3将过热处理后的合金熔体温度降至设定的浇注温度，并快速凝固得到非晶态固体合金薄带。该方法存在的主要不足之处是：合金熔体需经过1700℃的高温处理。
综上所述，尽管调控非晶合金带材厚度对于非晶带材的应用有重要作用，但目前仍然缺乏调控非晶合金带材厚度的有效技术方法，是目前非晶合金材料领域未能解决的关键问题之一。因此，建立调控非晶合金带材厚度的工艺方法是满足重要的非晶合金带材研究和工程化生产的关键性技术，而且也是研发新型高性能非晶合金材料急需的重要技术。
发明内容
本发明目的是为克服现有技术的不足而提供的一种调控非晶合金带材厚度的工艺方法，利用铁基合金熔体成份和热处理温度的工艺方法来调控铁基非晶合金带材的厚度，降低铁基非晶合金厚带材的制备难度。本发明具有实施成本低、效率高、可操控性和重复性强、技术可靠性高等特点。
根据本发明提出的一种调控非晶合金带材厚度的工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1，建立铁基合金熔体粘度与铁基合金成分的关联关系：通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22- XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪测量所述一系列铁基合金熔体的粘度,得到铁基合金熔体的粘度随不同配位数非金属元素成分变化的特征；
步骤S2，建立铁基非晶合金带材临界厚度与铁基合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度将步骤S1所述的一系列不同粘度的铁基合金熔体分别制备成非晶合金带材，并通过增加单位时间的合金熔体浇铸量，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度铁基合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，根据所要制备铁基非晶合金带材厚度选择铁基合金熔体粘度；根据所选择的铁基合金熔体粘度确定铁基合金成分，制备选择合金成分的母合金；将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，X的取值范围优选在13至16。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，X每次取值的步长为1。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，步骤S3具体为：(1)选择所要制备的铁基非晶合金带材厚度；再根据所得到的铁基非晶合金带材临界厚度与铁基合金熔体粘度的对应关系，选择制备该设定铁基非晶合金带材厚度所需要的铁基合金熔体粘度值；(2)利用所得到的铁基合金熔体粘度与铁基合金成分的对应关系，确定所选择铁基合金熔体粘度对应的合金成分；再制备所选择合金成分的母合金；(3)将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，所述将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材具体步骤包括：将所制备的母合金熔化后，在1450℃对铁基合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度；再根据所要制备铁基非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度的铁基非晶合金带材。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，步骤S2所述的单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，步骤S2所述的浇铸温度为1300℃。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，所述铁基非晶合金带材的厚度调控范围是30-38微米。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，所述铁基非晶合金带材的厚度调控范围优选是33-38微米。
进一步，本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，所述铁基非晶合金带材的形状为薄带状。
本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法也适用于FeNi基或FeCo基。
本发明提出的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法的技术原理及有益效果如下：
由于熔体中的原子团簇是影响熔体流动性的关键因素，而原子团簇结构受控于不同元素间的合金化，因此，调控原子团簇尺寸是调控熔体粘度的重要途径。在合金熔体中除了金属原子间形成的原子团簇外，还有金属原子与非金属原子形成原子团簇。通常纯金属熔体的粘度较低，也不是决定熔体非晶态结构形成能力的关键因素，而金属与非金属形成的原子团簇是决定熔体非晶态结构形成能力的关键因素，调控金属原子与非金属原子形成的原子团簇尺寸才是调控熔体粘度和非晶态结构形成能力的关键。由于金属原子是溶剂，非金属原子是溶质原子，所以它们形成的原子团簇尺寸由围绕一个非金属原子的金属原子数量决定，即围绕非金属原子的配位数决定了原子团簇尺寸，同时也影响熔体的粘度。由于不同非金属原子的价态不同，与金属原子成键的数量不同，在与金属原子形成团簇结构时的配位数不一样。由于围绕不同非金属原子的配位数差异，利用配位数低的非金属原子取代配位数高的非金属原子是一种有效降低原子团簇尺寸的方法。铁基合金中硼的配位数小于硅的配位数，所以适当增加低配位数的硼含量，同时适当降低高配位数的硅含量可以有效降低铁基合金的平均原子团簇尺寸，进而降低铁基合金熔体的粘度，提高熔体非晶态结构形成能力，达到调控非晶合金带材厚度的目的。
本发明通过对Fe-P-C-Si-B系铁基合金中Si、B含量调控，来调控原子团簇尺寸，调控了铁基合金熔体的粘度，进而有效调控了铁基非晶合金带材的厚度；将铁基非晶合金带材的厚度调控至一定的厚度范围，不仅提高合金熔体的非晶态结构形成能力，且提升非晶铁芯制备效率和性能，有利于提高器件性能和降低铁基非晶合金带材的加工成本。本发明具有实施简便、效率高、成本低、可操控性和重复性强、技术可靠性高等特点，适合于在金属功能材料制备技术领域的广泛应用。
附图说明
图1为本发明实施例1对Fe76PCSi22-XBX(X＝11-16)合金熔体在1300℃测量的粘度示意图。
图2为本发明实施例1对Fe76PCSi22-XBX(X＝11-16)合金熔体在1300℃采用高速平面流连铸技术得到的非晶体合金薄带最大厚度与熔体粘度关系示意图。
图3为本发明实施例1利用透射电镜拍摄的Fe76PCSi6B16非晶合金薄带的高分辨像的示意图,图3中显示的只有非晶态结构特征。
图4为本发明实施例2利用透射电镜拍摄的Fe76PCSi11B11非晶合金薄带的高分辨像的示意图，图4中显示的只有非晶态结构特征。
具体实施方式
结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
以成品Fe76PCSi6B16非晶合金薄带为例，所述化学式中的数字为at％，具体操作步骤如下：
步骤S1，建立合金熔体粘度与合金成份的关联关系：(1)通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22-XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪(GBX公司产品，型号：Viscodrop 2000)在1300℃测量这些合金熔体的粘度,得到合金熔体的粘度随不同Si和B非金属元素成份变化的特征；
步骤S2，建立非晶合金带材临界厚度与合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度1300℃，将上述系列不同粘度的合金熔体分别制备成非晶合金带材，并从25微米厚度薄带对应的熔体浇铸量177.5毫升/秒开始，逐渐提高单位时间的合金熔体浇铸量，其中单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，(1)根据所要制备非晶合金带材厚度选择合金熔体粘度：选择所要制备的非晶合金带材厚度为38微米；再根据所得到的非晶合金带材临界厚度与熔体粘度的对应关系，选择制备该设定非晶合金带材厚度所需要的合金熔体粘度值为9.65mPas；(2)根据所选择的合金熔体粘度确定合金成分并制备母合金：再利用所得到的合金熔体粘度与合金成分的对应关系可知合金中的硼含量应为16％，最终确定所选择合金熔体粘度对应的合金成份为Fe76PCSi6B16；再将原料按照配比混合后，采用感应熔炼法进行熔化，精炼后制备成Fe76PCSi6B16母合金；(3)将所制备的Fe76PCSi6B16母合金熔化后，在1450℃对合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度1300℃；再根据所要制备非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度38微米的Fe76PCSi6B16非晶合金薄带。
实施例2：
以成品Fe76PCSi11B11非晶合金薄带为例，所述化学式中的数字为at％，具体操作步骤如下：
步骤S1，建立合金熔体粘度与合金成份的关联关系：(1)通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22-XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪(GBX公司产品，型号：Viscodrop 2000)在1300℃测量这些合金熔体的粘度,得到合金熔体的粘度随不同Si和B非金属元素成份变化的特征；
步骤S2，建立非晶合金带材临界厚度与合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度1300℃，将上述系列不同粘度的合金熔体分别制备成非晶合金带材，并从25微米厚度薄带对应的熔体浇铸量177.5毫升/秒开始，逐渐提高单位时间的合金熔体浇铸量，其中单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，(1)根据所要制备非晶合金带材厚度选择合金熔体粘度：选择所要制备的非晶合金带材厚度为30微米；再根据所得到的非晶合金带材临界厚度与熔体粘度的对应关系，选择制备该设定非晶合金带材厚度所需要的合金熔体粘度值为12mPas；(2)根据所选择的合金熔体粘度确定合金成分并制备母合金：再利用所得到的合金熔体粘度与合金成分的对应关系可知合金中的硼含量应大于或等于11％，最终确定所选择合金熔体粘度对应的合金成份为Fe76PCSi11B11；再将原料按照配比混合后，采用感应熔炼法进行熔化，精炼后制备成Fe76PCSi11B11母合金；(3)将所制备的Fe76PCSi11B11母合金熔化后，在1500℃对合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度1300℃；再根据所要制备非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度30微米的Fe76PCSi11B11非晶合金薄带。
实施例3
以成品Fe76PCSi9B13非晶合金薄带为例，所述化学式中的数字为at％，具体操作步骤如下：
步骤S1，建立合金熔体粘度与合金成份的关联关系：(1)通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22-XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪(GBX公司产品，型号：Viscodrop 2000)在1300℃测量这些合金熔体的粘度,得到合金熔体的粘度随不同Si和B非金属元素成份变化的特征；
步骤S2，建立非晶合金带材临界厚度与合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度1300℃，将上述系列不同粘度的合金熔体分别制备成非晶合金带材，并从25微米厚度薄带对应的熔体浇铸量177.5毫升/秒开始，逐渐提高单位时间的合金熔体浇铸量，其中单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，(1)根据所要制备非晶合金带材厚度选择合金熔体粘度：选择所要制备的非晶合金带材厚度为33微米；再根据所得到的非晶合金带材临界厚度与熔体粘度的对应关系，选择制备该设定非晶合金带材厚度所需要的合金熔体粘度值为10.7mPas；(2)根据所选择的合金熔体粘度确定合金成分并制备母合金：再利用所得到的合金熔体粘度与合金成分的对应关系可知合金中的硼含量应13，最终确定所选择合金熔体粘度对应的合金成份为Fe76PCSi9B13；再将原料按照配比混合后，采用感应熔炼法进行熔化，精炼后制备成Fe76PCSi9B13母合金；(3)将所制备的Fe76PCSi9B13母合金熔化后，在1500℃对合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度1300℃；再根据所要制备非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度33微米的Fe76PCSi9B13非晶合金薄带。
实施例4
以成品Fe76PCSi7B15非晶合金薄带为例，所述化学式中的数字为at％，具体操作步骤如下：
步骤S1，建立合金熔体粘度与合金成份的关联关系：(1)通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22-XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪(GBX公司产品，型号：Viscodrop 2000)在1300℃测量这些合金熔体的粘度,得到合金熔体的粘度随不同Si和B非金属元素成份变化的特征；
步骤S2，建立非晶合金带材临界厚度与合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度1300℃，将上述系列不同粘度的合金熔体分别制备成非晶合金带材，并从25微米厚度薄带对应的熔体浇铸量177.5毫升/秒开始，逐渐提高单位时间的合金熔体浇铸量，其中单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，(1)根据所要制备非晶合金带材厚度选择合金熔体粘度：选择所要制备的非晶合金带材厚度为36微米；再根据所得到的非晶合金带材临界厚度与熔体粘度的对应关系，选择制备该设定非晶合金带材厚度所需要的合金熔体粘度值为9.8mPas；(2)根据所选择的合金熔体粘度确定合金成分并制备母合金：再利用所得到的合金熔体粘度与合金成分的对应关系可知合金中的硼含量应15，最终确定所选择合金熔体粘度对应的合金成份为Fe76PCSi7B15；再将原料按照配比混合后，采用感应熔炼法进行熔化，精炼后制备成Fe76PCSi7B15母合金；(3)将所制备的Fe76PCSi7B15母合金熔化后，在1500℃对合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度1300℃；再根据所要制备非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度36微米的Fe76PCSi7B15非晶合金薄带。
需要指出的是，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明提出的工艺方法所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，建立铁基合金熔体粘度与铁基合金成分的关联关系：通过改变铁基非晶合金中不同配位数的非金属元素Si和B比例，制备一系列不同非金属元素成份Fe76PCSi22-XBX的合金熔体，其中X的取值范围在11至16；再采用高温粘度测量仪测量所述一系列铁基合金熔体的粘度，得到铁基合金熔体的粘度随不同配位数非金属元素成分变化的特征；
步骤S2，建立铁基非晶合金带材临界厚度与铁基合金熔体粘度的关联关系：在相同的浇铸温度将步骤S1所述的一系列不同粘度的铁基合金熔体分别制备成非晶合金带材，并通过逐渐提高单位时间的熔体浇铸量，增加非晶合金带材厚度，直到非晶合金带材中出现晶体相；再对不同粘度铁基合金熔体制备的系列非晶合金带材厚度进行测量，得到非晶合金带材临界厚度随熔体粘度的变化；
步骤S3，根据所要制备铁基非晶合金带材厚度选择铁基合金熔体粘度；根据所选择的铁基合金熔体粘度确定铁基合金成分，制备选择合金成分的母合金；将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材。
2.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，X的取值范围在13至16。
3.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，步骤S3具体为：(1)选择所要制备的铁基非晶合金带材厚度；再根据所得到的铁基非晶合金带材临界厚度与铁基合金熔体粘度的对应关系，选择制备该设定铁基非晶合金带材厚度所需要的铁基合金熔体粘度值；(2)利用所得到的铁基合金熔体粘度与铁基合金成分的对应关系，确定所选择铁基合金熔体粘度对应的合金成分；再制备所选择合金成分的母合金；(3)将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材。
4.根据权利要求1或3所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，所述将所制备的母合金熔化后，经快速凝固成铁基非晶合金带材具体步骤包括：将所制备的母合金熔化后，在1450℃对铁基合金熔体进行过热处理，然后降至设定的浇铸温度；再根据所要制备铁基非晶合金带材的厚度选择熔体的单位时间浇铸量，将合金熔体通过喷嘴连续浇注到高速旋转的快速冷却铜辊上，该铜辊表面的线速度为25米/秒，被迅速凝固成所需厚度的铁基非晶合金带材。
5.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，步骤S2所述的单位时间的合金熔体浇铸量为213毫升/秒-269.8毫升/秒。
6.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，步骤S2所述的浇铸温度为1300℃。
7.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，所述铁基非晶合金带材的厚度调控范围是30-38微米。
8.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，所述铁基非晶合金带材的厚度调控范围是33-38微米。
9.根据权利要求1所述的一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法，其特征在于，所述铁基非晶合金带材的形状为薄带状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910501029.0A CN110181007B (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910501029.0A CN110181007B (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110181007A true CN110181007A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110181007B CN110181007B (zh) | 2021-03-02 |
Family
ID=67721210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910501029.0A Expired - Fee Related CN110181007B (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110181007B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110976795A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种基于降温速率的合金熔体凝固温度调控方法 |
| CN111014599A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种制备低残余热应力非晶合金的工艺方法 |
| CN114250426A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-29 | 青岛云路先进材料技术股份有限公司 | 一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法 |
| CN114433803A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-06 | 郑州机械研究所有限公司 | 非晶合金带材冷却速度的筛选方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5741856A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-09 | Nippon Steel Corp | Production of amorphous metal |
| US5958153A (en) * | 1995-04-11 | 1999-09-28 | Nippon Steel Corporation | Fe-system amorphous metal alloy strip having enhanced AC magnetic properties and method for making the same |
| CN101328534A (zh) * | 2008-07-24 | 2008-12-24 | 中南大学 | 一种制备薄片状纳米晶Fe基合金微波吸收剂的方法 |
| CN106311997A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-11 | 江苏非晶电气有限公司 | 一种增加非晶合金带材厚度的工艺方法 |
| CN107326158A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-11-07 | 南京腾元软磁有限公司 | 一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法 |
-
2019
- 2019-06-11 CN CN201910501029.0A patent/CN110181007B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5741856A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-09 | Nippon Steel Corp | Production of amorphous metal |
| US5958153A (en) * | 1995-04-11 | 1999-09-28 | Nippon Steel Corporation | Fe-system amorphous metal alloy strip having enhanced AC magnetic properties and method for making the same |
| CN101328534A (zh) * | 2008-07-24 | 2008-12-24 | 中南大学 | 一种制备薄片状纳米晶Fe基合金微波吸收剂的方法 |
| CN106311997A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-11 | 江苏非晶电气有限公司 | 一种增加非晶合金带材厚度的工艺方法 |
| CN107326158A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-11-07 | 南京腾元软磁有限公司 | 一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 张继君等: "Fe-Si-B-P-C薄带和块体非晶态合金磁性能的比较研究 ", 《材料导报》 * |
| 李颖: "Fe-Si-B-P-C合金熔体粘度和表面张力的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 李颖等: "Fe-Si-B-P-C熔体性质对非晶薄带质量的影响 ", 《钢铁研究学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110976795A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种基于降温速率的合金熔体凝固温度调控方法 |
| CN111014599A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种制备低残余热应力非晶合金的工艺方法 |
| CN111014599B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-07-13 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种制备低残余热应力非晶合金的工艺方法 |
| CN110976795B (zh) * | 2019-12-24 | 2022-04-15 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 一种基于降温速率的合金熔体凝固温度调控方法 |
| CN114250426A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-29 | 青岛云路先进材料技术股份有限公司 | 一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法 |
| CN114433803A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-06 | 郑州机械研究所有限公司 | 非晶合金带材冷却速度的筛选方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110181007B (zh) | 2021-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110181007A (zh) | 一种调控铁基非晶合金带材厚度的工艺方法 | |
| CN107245672B (zh) | 一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法 | |
| CN102693799B (zh) | 永磁快淬带的电磁凝固及热压纳米晶磁体及其制备方法 | |
| CN106424616A (zh) | 一种降低合金熔体浇注温度的非晶态固体合金薄带的制备方法 | |
| CN105970119B (zh) | 一种提高合金熔体非晶形成能力的工艺方法 | |
| CN107326158B (zh) | 一种提高非晶态铁硅硼合金薄带中铁含量的工艺方法 | |
| CN110195188B (zh) | 一种降低熔体浇注温度制备铁基非晶合金带材的方法 | |
| CN107159896B (zh) | 基于超细镍粉区域双诱导定向再结晶制备单晶叶片的方法 | |
| US20070144618A1 (en) | Soft magnetic alloy for microwire casting | |
| CN106373690A (zh) | 一种具有良好工艺性能、高饱和磁感应强度的纳米晶软磁合金及其制备方法 | |
| CN108251765A (zh) | 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 | |
| Liu et al. | Heterostructured crystallization mechanism and its effect on enlarging the processing window of Fe-based nanocrystalline alloys | |
| CN103714928B (zh) | 一种铈铁基快淬永磁粉及其制备方法 | |
| CN109108238A (zh) | 一种高电阻率铁基纳米晶合金薄带制备方法 | |
| Xu et al. | Effects of the substitution of Si by P on crystallization behavior, soft magnetic properties and bending ductility of FeSiBCuPC alloys | |
| CN106311997A (zh) | 一种增加非晶合金带材厚度的工艺方法 | |
| CN110079749B (zh) | 一种铁基纳米晶-非晶软磁软磁合金及其制备方法与应用 | |
| CN110400670A (zh) | 高矩形比钴基非晶合金铁芯及其制备方法 | |
| CN108330412A (zh) | 一种非晶合金及其生产工艺 | |
| CN110216249A (zh) | 一种高热稳定性的铁基非晶合金薄带的制备方法 | |
| CN107245673B (zh) | 铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备方法和应用方法 | |
| CN110976794B (zh) | 一种增加非晶合金带材厚度的工艺方法 | |
| CN109825780A (zh) | 一种提高铁基非晶合金/纳米晶合金熔体粘度的方法 | |
| CN108486434A (zh) | 一种铝合金导线的恒温连铸连轧方法 | |
| CN107910155A (zh) | 一种高饱和磁化强度Fe‑B‑Si‑P‑Zr非晶纳米晶软磁合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210302 |