RU2805666C2 - Аморфный листовой легированный сплав и способ его получения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению аморфных сплавов для получения полос. Способ получения аморфного сплава на основе Fe-Si-B для получения полосы, включающий: обеспечение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N, причем массовое соотношение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N составляет 1:0,005-0,5:0,005-0,5; и размещение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N в плавильную печь для расплавления сплава и последующего получения аморфного сплава на основе Fe-Si-B, причем элементы, составляющие аморфный сплав, представляют собой элемент Fe, элемент Si и элемент B, и по меньшей мере один элемент из элемента Cu, элемента Nb или элемента Ni. Получают аморфный сплав на основе Fe-Si-B, содержащий элементы при следующем соотношении, в ат.%: Si 6 -12, B 8 -14, Cu 3, Nb 2, Ni 1 или 5, а остаток представляет собой Fe. Обеспечивается повышение интенсивности магнитной индукции. 9 з.п. ф-лы.

Description

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент КНР №201910020121.5, поданной 09 января 2019 года и озаглавленной «Аморфный листовой легированный сплав и способ его получения», раскрытие которого во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники настоящего изобретения

[0002] Настоящее изобретение относится к области аморфных материалов и, в частности, к аморфному листовому легированному сплаву и к способу его получения.

Уровень техники настоящего изобретения

[0003] Металлические материалы обычно представляют собой кристаллические материалы и аморфные материалы. Тонкие листовые материалы, представляющие собой аморфные материалы, называются аморфными листами, которые обладают преимуществами высокой прочности, высокой твердости, высокой пластичности и т.д. Аморфные исходные материалы, которые используются в получение аморфных листов, обычно называются аморфными листовыми легированными сплавами.

[0004] Аморфные листы могут находить применение во многих областях, например, их можно использовать в электрическом оборудовании, таком как двигатели, трансформаторы и т.д. Однако аморфные листы имеют невысокую интенсивность магнитной индукции (также известную как значение В), что ограничивает их применение в электрическом оборудовании. Например, это может приводить к расходованию большого количества аморфные листы, что, в свою очередь, приводит к увеличению стоимости.

[0005] Таким образом, очень важно повышать интенсивность магнитной индукции аморфных листов. В настоящее время отсутствует эффективное решение, позволяющее повышать интенсивность магнитной индукции аморфных листов.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0006] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложены аморфный листовой легированный сплав и способ его получения, которые могут быть использованы в решении проблемы низкой интенсивности магнитной индукции аморфных листов. Предложены следующие технические решения.

[0007] В частности, настоящее изобретение предлагает следующие технические решения.

[0008] Согласно одному аспекту предложен способ получения аморфного листового легированного сплава. Способ получения включает: получение аморфного сплава и цементита Fe3C; и

[0009] помещение аморфного сплава и цементита Fe₂C в плавильную печь для плавильной обработки в целях получения аморфного листового легированного сплава,

[0010] причем элементы, составляющие аморфный сплав, представляют собой элемент Fe, элемент Si и элемент В.

[0011] Согласно возможному варианту осуществления способ получения дополнительно включает:

[0012] получение нитрида железа Fe₃N; и

[0013] помещение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N в плавильную печь для плавильной обработки.

[0014] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Si-B.

[0015] Согласно возможному варианту осуществления дополнительные элементы, составляющие аморфный сплав, представляют собой по меньшей мере один элемент из элемента Cu, элемента Nb или элемента Ni.

[0016] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Si-B-Nb.

[0017] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Ni-Si-B.

[0018] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni.

[0019] Согласно возможному варианту осуществления массовое соотношение аморфного сплава и цементита Fe₃C составляет 1:0,005-0,5.

[0020] Согласно возможному варианту осуществления массовое соотношение сплава Fe-Si-B и цементита Fe₃C составляет 1:0,005-0,5.

[0021] Согласно возможному варианту осуществления в течение плавильной обработки температура расплава находится в диапазоне от 1300°С до 1500°С в течение плавильной обработки.

[0022] Согласно возможному варианту осуществления цементит Fe₃C получают, используя конечный продукт цементит Fe₃C или белый чугун.

[0023] Согласно возможному варианту осуществления цементит Fe₃C получают, используя одновременно белый чугун и конечный продукт цементит Fe₃C.

[0024] Согласно возможному варианту осуществления в сплаве Fe-Si-B атомные процентные доли соответствующих элементов определены следующим образом:

[0025] Si 6-12 ат. %, В 3-14 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0026] Согласно возможному варианту осуществления в сплаве Fe-Si-B, атомные процентные доли соответствующих элементов определены следующим образом:

[0027] Si 6-12 ат. %, В 8-14 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0028] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав, цементит Fe₃C и нитрид железа Fe₃N присутствуют в форме порошка или блока.

[0029] Согласно возможному варианту осуществления размер частиц порошка находится на нанометровом уровне.

[0030] Согласно возможному варианту осуществления размер частиц порошка находится в диапазоне от 5 нанометров до 50 нанометров.

[0031] Согласно возможному варианту осуществления аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Si-B.

[0032] Согласно возможному варианту осуществления порошок сплава Fe-Si-B получают, последовательно осуществляя

[0033] охрупчивание, термическую обработку, механическое измельчение и струйное измельчение аморфного листового сплава на основе железа, получая порошок сплава Fe-Si-B.

[0034] Согласно другому аспекту в варианте осуществления настоящего изобретения также предложен аморфный листовой легированный сплав, полученный любым из описанных выше способов получения.

[0035] Технические решения, предложенные согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, производят по меньшей мере следующие благоприятные эффекты.

[0036] В способах получения аморфного листового легированного сплава, предложенных согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, аморфный сплав и цементит Fe₃C используются в качестве исходных материалов для совместного плавления. В течение процесса плавления добавление цементита Fe₃C приводит к образованию желательного аморфного листового легированного сплава согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Вследствие магнетизма цементита Fe₃C может быть значительно повышена интенсивность магнитной индукции (также упоминается как плотность магнитного потока или значение В) аморфного листового легированного сплава. Когда аморфный листовой легированный сплав используется в получении аморфного листа, интенсивность магнитной индукции аморфного листа также может быть значительно повышена.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0037] Для более четкого описания технических решений и преимуществ настоящего изобретения варианты осуществления настоящего изобретения подробно представлены следующим образом.

[0038] Согласно одному аспекту в варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ получения аморфного листового легированного сплава. Способ получения включает: получение аморфного сплава и цементита Fe₃C и помещение аморфного сплава и цементита Fe₃C в плавильную печь для плавильной обработки в целях получения аморфного листового легированного сплава. Здесь элементы, составляющие аморфный сплав, представляют собой элемент Fe, элемент Si и элемент В.

[0039] В способе получения аморфного листового легированного сплава, предложенном согласно варианту осуществления настоящего изобретения, аморфный сплав и цементит Fe₃C используются в качестве исходных материалов для совместного плавления. В течение процесса плавления добавление цементита Fe₃C приводит к образованию желательного аморфного листового легированного сплава согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Вследствие магнетизма цементита Fe₃C может быть значительно повышена интенсивность магнитной индукции (также упоминается как плотность магнитного потока или значение В) аморфного листового легированного сплава. Когда аморфный листовой легированный сплав используется в получении аморфного листа, интенсивность магнитной индукции аморфного листа также может быть значительно повышена.

[0040] Кроме того, способ получения дополнительно включает помещение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N в плавильную печь для плавильной обработки.

[0041] Посредством совместного применения цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N цементит Fe₃C и нитрид железа Fe₃N можно добавлять в аморфный сплав одновременно, что может дополнительно повышать улучшать интенсивность магнитной индукции получаемого аморфного листового легированного сплава.

[0042] В течение добавления массовое соотношение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N может составлять 1:0,005-0,5:0,005-0,5.

[0043] В качестве примера, аморфный сплав может представлять собой сплав Fe-Si-В. Таким образом, способ получения аморфного листового легированного сплава согласно варианту осуществления настоящего изобретения может включать получение сплава Fe-Si-B и цементита Fe₃C и помещение сплава Fe-Si-B и цементита Fe₃C в плавильную печь для плавильной обработки в целях получения аморфного листового легированного сплава.

[0044] Посредством применения сплава Fe-Si-B и цементита Fe₃C в качестве исходных материалов для совместного плавления в течение процесса плавления сплав Fe-Si-B можно добавлять вместе с магнитным цементитом Fe₃C, в результате чего может быть значительно повышена интенсивность магнитной индукции получаемого аморфного листового легированного сплава. Когда аморфный листовой легированный сплав используется для получения аморфного листа, интенсивность магнитной индукции аморфного листа также может быть значительно повышена.

[0045] Можно понять, что когда аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Si-В, общая химическая формула аморфного листового легированного сплава, полученного описанным выше способом получения, может представлять собой Fe-Si-B-Fe₃C.

[0046] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, при условии, что повышается интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава, чтобы обеспечить аморфный лист, полученный из аморфного листового легированного сплава и имеющий такие свойства, как высокая прочность, высокая твердость, высокая пластичность и т.д., массовое соотношение сплава Fe-Si-B и цементита Fe₃C составляет 1:0,005-0,5. Например, массовое соотношение может составлять 1:0,005, 1:0,01, 1:0,05, 1:0,1, 1:0,15, 1:0,2, 1:0,25, 1:0,3, 1:0,35, 1:0,4, 1:0,45, 1:0,5 и т.д.

[0047] Сплав Fe-Si-B и цементит Fe₃C представляют собой обычные материалы, используемые в технике. В сплаве Fe-Si-B атомные процентные доли соответствующих элементов, содержащихся в нем, могут быть определены следующим образом: Si 6 ат. %-12 ат. %, В 3 ат. %-14 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0048] Кроме того, в сплаве Fe-Si-B, атомные процентные доли соответствующих элементов также могут быть определены следующим образом: Si 6 ат. %-12 ат. %, В 8 ат. %-14 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0049] Например, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может быть предложен сплав Fe-Si-B, который содержит элементы в следующих атомных процентных долях: Si 7 ат. %, В 8 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0050] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения также может быть предложен сплав Fe-Si-B, который содержит элементы в следующих атомных процентных долях: Si 7 ат. %, В 9 ат. %, и остаток представляет собой Fe.

[0051] В качестве другого примера, помимо включения присутствия Fe, элемента Si и элемента В, дополнительно элементы, составляющие аморфный сплав, могут представлять собой по меньшей мере один элемент из элемента Cu, элемента Nb или элемента Ni.

[0052] Например, аморфный сплав представляет собой, но не ограничивается этим, сплав Fe-Si-B-Nb, сплав Fe-Ni-Si-B или сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni.

[0053] Что касается аморфного сплава в этом примере, массовое соотношение аморфного сплава и цементита Fe₃C может составлять 1:0,005-0,5 для обеспечения того, чтобы аморфный лист, полученный из аморфного листового легированного сплава, имел такие свойства, как высокая прочность, высокая твердость, высокая пластичность и т.д., при том условии, что повышается интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава. Например, массовое соотношение аморфного сплава и цементита Fe₃C может составлять 1:0,005, 1:0,01, 1:0,05, 1:0,1, 1:0,15, 1:0,2, 1:0,25, 1:0,3, 1:0,35, 1:0,4, 1:0,45, 1:05 и т.д.

[0054] Что касается цементита Fe₃C, его можно получить, используя конечный продукт цементит Fe₃C или используя белый чугун. Белый чугун может представлять собой лучший выбор, потому что он содержит в большом количестве цементит Fe₃C и имеет низкую стоимость. Разумеется, также можно совместно использовать белый чугун и конечный продукт цементит Fe₃C, чтобы получать цементит Fe₃C. В течение применения белый чугун и/или конечный продукт цементит Fe₃C можно помещать в плавильную печь вместе со сплавом Fe-Si-B для плавления.

[0055] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения цементит Fe₃C может быть добавлен в течение процесса плавления. Например, цементит Fe₃C может быть добавлен в плавильную печь, содержащую сплав Fe-Si-B.

[0056] Что касается аморфного сплава, могут быть использованы готовые конечные продукты (например, традиционные конечные продукты на основе сплава Fe-Si-B или аморфные листы на основе железа), или они могут быть получены в течение процесса плавления. Если рассматривать сплав Fe-Si-B в качестве примера, он может быть получен путем непосредственного плавления кристаллического кремния, бора и железа в плавильной печи.

[0057] В процессе непосредственного плавления кристаллического кремния, бора и железа для получения сплава Fe-Si-B цементит Fe₃C может быть добавлен для получения аморфного листового легированного сплава.

[0058] Цементит Fe₃C, добавляемый в описанных выше примерах, может представлять собой конечный продукт цементит Fe₃C и/или белый чугун.

[0059] В процессе плавления сплав Fe-Si-B, цементит Fe₃C и необязательный нитрид железа Fe3N могут присутствовать в форме порошка или блока.

[0060] Чтобы сделать более однородным состав получаемого аморфного листового легированного сплава, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения аморфный сплав, такой как сплав Fe-Si-B, и цементит Fe₃C могут одновременно присутствовать в форме порошка. Кроме того, размер частиц порошка можно регулировать на нанометровом уровне, например, в диапазоне от 5 нанометров до 50 нанометров. Например, размер частиц может составлять 10 нанометров, 15 нанометров, 20 нанометров, 25 нанометров, 30 нанометров, 35 нанометров, 40 нанометров, 45 нанометров и. т.д.

[0061] Порошок сплава Fe-Si-B, который также известен как ультратонкий кристаллический порошок сплава или нанокристаллический порошок, и порошок цементита Fe₃C можно получать, осуществляя способы измельчения, обычно используемые в технике.

[0062] Если рассмотреть в качестве примера порошок сплава Fe-Si-B, его можно получать, последовательно осуществляя следующие способы:

[0063] охрупчивание, термическая обработка, механическое измельчение и струйное измельчение аморфного листового сплава на основе железа с получением порошка сплава Fe-Si-B.

[0064] В течение процесса плавильной обработки температуру расплава регулируют в диапазоне от 1300°С до 1500°С, и она составляет, например, 1300°С, 1350°С, 1400°С, 1450°С, 1500°С и т.д., чтобы в результате этого получился улучшенный эффект плавления для описанного выше аморфного сплава.

[0065] Продолжительность плавление определяется согласно количествам аморфного сплава и цементита и может находиться в диапазоне от 12 часов до 24 часов.

[0066] Согласно следующему аспекту в варианте осуществления настоящего изобретения предложен аморфный листовой легированный сплав, полученный любым из описанных выше способов получения.

[0067] Аморфный листовой легированный сплав, предложенный согласно варианту осуществления настоящего изобретения, получают на основе добавления цементита Fe₃C в аморфный сплав. Вследствие магнетизма цементита Fe₃C может быть значительно повышена интенсивность магнитной индукции (также упоминаемая как плотность магнитного потока или значение В) аморфного листового легированного сплава. Когда аморфный листовой легированный сплав используется в получении аморфного листа, интенсивность магнитной индукции аморфного листа также может быть значительно повышена.

[0068] В качестве примера, аморфный сплав представляет собой, но не ограничивается этим, сплав Fe-Si-B, сплав Fe-Si-B-Nb, сплав Fe-Ni-Si-B, сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni и т.д.

[0069] Аморфные листовые легированные сплавы, предложенные согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, могут быть использованы в получении аморфного листа с высокой интенсивностью магнитной индукции.

[0070] Когда аморфный листовой легированный сплав согласно варианту осуществления настоящего изобретения используется для получения аморфного листа, определенное количество цементита Fe₃C может быть снова добавлено перед распылением расплава для повторного плавления, и температуру повторного плавления регулируют в диапазоне от 1300°С до 1400°С, что является более благоприятным для повышения интенсивности магнитной индукции аморфного листа.

[0071] В способах согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, аморфный сплав может представлять собой аморфный сплав на основе железа, и способ также является применимым к аморфным сплавам на основе железа и никеля и к аморфным сплавам на основе кобальта. Таким образом, аморфные сплавы на основе железа и никеля или аморфные сплавы на основе кобальта можно сплавлять с цементитом Fe₃C в определенной пропорции, необязательно добавляя нитрид железа Fe₃N, чтобы получать соответствующий легированный сплав.

[0072] Настоящее изобретение будет дополнительно описано посредством следующих конкретных примеров.

[0073] В качестве примера, сплав Fe-Si-B и цементит Fe₃C в массовом соотношении 1:0,05 помещали в плавильную печь для плавильной обработки, где температура расплава составляла 1400°С, и получали аморфный листовой легированный сплав. Используемый сплав Fe-Si-B содержал элементы в следующих атомных процентных долях: Si 9 ат. %, В 13 ат. %, и остаток представлял собой Fe.

[0074] Интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава измеряли, используя измеритель магнитного потока, поставляемый компанией Lakeshore Company (США), и результат измерения показал, что интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава составляла 1,74 Т.

[0075] В качестве следующего примера, сплав Fe-Si-B и цементит Fe₃C в массовом соотношении 1:0,06 помещали в плавильную печь для плавильной обработки, где температура расплава составляла 1450°С, и получали аморфный листовой легированный сплав. Используемый сплав Fe-Si-B содержал элементы в следующих атомных процентных долях: Si 10 ат. %, В 10 ат. %, и остаток представлял собой Fe.

[0076] Интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава измеряли, используя измеритель магнитного потока, поставляемый компанией Lakeshore Company (США), и результат измерения показал, что интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава составляла 1,78 Т.

[0077] В качестве следующего примера, сплав Fe-Si-B и цементит Fe₃C в массовом соотношении 1:0,08 помещали в плавильную печь для плавильной обработки, где температура расплава составляла 1500°С, и получали аморфный листовой легированный сплав. Используемый сплав Fe-Si-B содержал элементы в следующих атомных процентных долях: Si 9 ат. %, В 13 ат. %, и остаток представлял собой Fe.

[0078] Интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава измеряли, используя измеритель магнитного потока, поставляемый компанией Lakeshore Company (США), и результат измерения показал, что интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава составляла 1,82 Т.

[0079] В качестве следующего примера, сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni и цементит Fe₃C в массовом соотношении 1:0,1 помещали в плавильную печь для плавильной обработки, где температура расплава составляла 1500°С, и получали аморфный листовой легированный сплав. Используемый сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni содержал элементы в следующих атомных процентных долях: Si 9 ат. %, В 13 ат. %, Cu 3 ат. %, Nb 2 ат. %, Ni 1 ат. %, и остаток представлял собой Fe.

[0080] Интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава измеряли, используя измеритель магнитного потока, поставляемый компанией Lakeshore Company (США), и результат измерения показал, что интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава составляла 1,80 Т.

[0081] В качестве следующего примера, сплав Fe-Ni-Si-B и цементит Fe₃C в массовом соотношении 1:0,1 помещали в плавильную печь для плавильной обработки, где температура расплава составляла 1500°С, и получали аморфный листовой легированный сплав. Используемый сплав Fe-Ni-Si-B содержал элементы в следующих атомных процентных долях: Si 9 ат. %, В 13 ат. %, Ni 5 ат. %, и остаток представлял собой Fe.

[0082] Интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава измеряли, используя измеритель магнитного потока, поставляемый компанией Lakeshore Company (США), и результат измерения показал, что интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава составляла 1,81 Т.

[0083] Из представленных выше подробных примеров можно видеть, что значительно повышается интенсивность магнитной индукции аморфного листового легированного сплава, полученного способом получения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0084] Выше описаны просто предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, но они не предназначены для ограничения настоящего изобретения. В пределах идеи и принципов раскрытия объем правовой охраны настоящего изобретения распространяется на любые модификации, эквивалентные замеры, улучшения и аналогичные видоизменения.

Claims (14)

1. Способ получения аморфного сплава на основе Fe-Si-B для получения полосы, включающий:

обеспечение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N, причем массовое соотношение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N составляет 1:0,005-0,5:0,005-0,5; и размещение аморфного сплава, цементита Fe₃C и нитрида железа Fe₃N в плавильную печь для расплавления сплава и последующего получения аморфного сплава на основе Fe-Si-B,

причем элементы, составляющие аморфный сплав, представляют собой элемент Fe, элемент Si и элемент B, и по меньшей мере один элемент из элемента Cu, элемента Nb или элемента Ni,

при этом получают аморфный сплав на основе Fe-Si-B, содержащий элементы при следующем соотношении, в ат.%:

Si 6 -12, B 8 -14, Cu 3, Nb 2, Ni 1 или 5, а остаток представляет собой Fe.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Si-B-Nb.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Ni-Si-B.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аморфный сплав представляет собой сплав Fe-Cu-Nb-Si-B-Ni.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сплав расплавляют при температуре в диапазоне от 1300°C до 1500°C.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цементит получают, используя белый чугун.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аморфный сплав, цементит Fe₃C и нитрид железа Fe₃N присутствуют в форме порошка или слитка.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что размер частиц порошка находится на нанометровом уровне.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что размер частиц порошка находится в диапазоне от 5 до 50 нанометров.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что порошок аморфного сплава получают при последовательном осуществлении термической обработки, механического измельчения и измельчения в потоке воздуха.