CN101545082A - 钴基大块非晶合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钴基大块非晶合金及其制备方法，本发明的合金成分(原子百分比)为：Co 33～55％、Fe 13～34％、B 18～26％、Si 2～7％、Nb 3～8％，该钴基块体金属玻璃是按照成分需要的原子摩尔比配料，然后采用真空电弧炉多次熔炉，真空铜模铸造制备大块非晶合金。本发明的大块非晶合金具有强非晶形成能力和优异的软磁性能，制备出的非晶材料尺寸在各个维度不小于3mm，最大可以达到5mm，矫顽力在1.17～2.35A/m之间，有效磁导率最大可达36000(1KHz 1A/m)。本发明钴基大块非晶合金可以应用于信息、通讯等领域的磁性器件。

Description

钴基大块非晶合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及非晶态合金领域，特别涉及钴基大块非晶合金材料和其制备方法。
背景技术
1960年Duwez等人采用熔融金属急冷法首次制备出来AuSi系非晶条带(W.Klement，R.H.Wilens，and Duwez，Nature.，181(1960)869-870)。非晶态合金在制备过程中，因为需要非常高的冷却速率(105K/s以上)使其尺寸上只能是低维材料，非晶合金多以薄带、细丝和细粉为主。这影响了非晶合金的实际应用。
近年来，通过改造制备技术和优化合金成分，人们突破了高冷却速率的限制，发现了多种具有强非晶形成能力的合金成分。1974年，PbCuSi系合金被制成1mm尺寸的非晶棒材(H.S.Chen，Acta Metall.，22(1974)869-870)。通常我们把毫米尺寸的非晶合金定义为大块非晶，大块非晶的出现拓展了非晶合金材料的应用前景，获得大块非晶成为该领域的热点问题。1989年，Inoue等发现了MgCuY和LaAlNi系合金具有很高的非晶形成能力(A.inoue，T.Zhang，and T.Msaumoto，Mater.Trans.，JIM，30(1989)965-972)，可以通过铜模铸造制备出毫米级的非晶棒材，这是首次发现不含贵金属的毫米级非晶合金系。此后，具有低临界冷却速率，大过冷液相区的软磁大块非晶合金体系，如Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si)、(Fe，Co)-B-Si-Nb和Co-Fe-(Zr-Nb-Ta)-B等被相继开发出来。
钴基非晶合金具有优异的软磁性能，具有很高磁导率和低的矫顽力、高频损耗；同时又具有很高的机械强度和耐磨耐腐蚀性。1980年，日本的Hagiwara首先提出采用内圆水纺法制备非晶合金丝材，随后，日本的Unitika公司开始利用此法商业生产Fe基和Co基的非晶丝材。1992年日本名古屋大学毛利佳年雄等人在钴基软磁非晶细丝中发现了巨磁阻抗(GMI)效应，推动了钴基非晶材料在高性能传感器领域的应用。随着科学的不断进步，人们对Co基非晶态合金的理解不断深入，已有大量的非晶合金体系被开发出来。到目前为止有文献报道的最大块体的钴基非晶合金直径可达4mm(BaolongShen et al.J.Appl.Phys.100，013515(2006))，室温压缩断裂强度最大的为5300Mpa(A.Inoue，B.L.Shen et al.Acta Materialia 52(2004)1631-1637)，高于目前己知的块体金属材料的压缩断裂强度。同时这些大块非晶合金在具有高饱和磁化强度、低矫顽力和高磁导率，这是其他非晶态合金通常所不具备的。但是，目前钴基非晶最大块体直径相对较小，如何在不显著影响软磁性能的前提下获得更大尺寸的钴基大块非晶合金，成为热点问题。同时，开发更大尺寸的钴基大块非晶合金也将进一步拓宽其应用领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供具有强非晶形成能力和优异软磁性能的钴基大块非晶合金。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种具有强非晶形成能力和优异软磁性能的钴基大块非晶合金的制备方法。
本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：钴基大块非晶合金，其特征在于CoFeBSiNb系的大块非晶合金具有以下的原子百分含量：
Co  33～55％
Fe  13～34％
B   18～26％
Si  2～7％
Nb  3～8％。
本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于上述的钴基大块非晶合金的制备方法，包括如下的步骤：
1)按照原子摩尔比例将所述的组分中的Co、Fe、B、Si、Nb配料；
2)在氩气氛的电弧炉中，将步骤1)中的各组分配料混合，熔炼，冷却后得到母合金铸锭；
3)使用常规的金属型铸造法，将步骤2)制得的母合金铸锭重新熔化，采用铜模铸造制得CoFeBSiNb系大块非晶合金。
该材料中各元素Co、Fe、B、Si、Nb原料的纯度均不低于99wt％。
本发明提供的钴基大块非晶合金与现有的非晶合金相比，其优点在于：
1)本发明的钴基大块非晶合金具有较强的非晶形成能力，过冷液相区的宽度在44-57K。形成钴基块体非晶所需临界冷却速率低，抑制结晶能力强，可以在很低的冷却速率下制得更大尺寸非晶合金，其尺寸在各个维度不小于3.0mm，最大达到5.0mm。
2)本发明的钴基大块非晶合金具有优异的软磁性能，矫顽力在1.17～2.35A/m之间，有效磁导率(1A/m，1KHz)最大可达30600，饱和磁化强度在0.53-0.83T之间，可以应用于信息、通讯等领域的磁性器件。
3)本发明的钴基大块非晶合金非晶形成能力强，制备工艺简便，可以克服现有钴基磁性材料加工工艺复杂，元件尺寸受限制的问题，使其应用领域得到进一步的扩大。
附图说明
图1是实施例1-5制备的钴基大块非晶样品的X射线衍射图；
图2是实施例1，2，5，7制备的钴基大块非晶样品实物照片；
图3是实施例1-3制备的钴基大块非晶样品的差式扫描量热(DSC)曲线图，其加热速率为0.67K/s；
图4是实施例1-3制备的钴基大块非晶样品的差式扫描量热(DSC)曲线图，其降温速率为0.067K/s；
图5是实施例1制备的钴基大块非晶样品室温磁滞回线图形。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1制备Co46Fe20B22Si6Nb6大块金属玻璃
将原料的纯度不低于99wt％(重量百分比)的Co，Fe，B，Si，Nb组分按摩尔量比为46：20：22：6：6配好后，氩气氛的电弧炉中混合并熔炼3-4遍，冷却后得到Co46Fe20B22Si6Nb6母合金铸锭；然后使用真空铜模铸造方法，将此铸锭重新熔化，将母合金熔体压入铜模之中，即可得到成分为Co46Fe20B22Si6Nb6，直径为4mm的大块非晶合金。
从如图1所示的X射线衍射(XRD)可以证明Co46Fe20B22Si6Nb6合金是完全的非晶态合金。图2为制备的非晶棒材实物照片，其中Co46Fe20B22Si6Nb6大块非晶棒材直径为4mm。图3和图4为Co46Fe20B22Si6Nb6大块非晶合金的热分析(DSC)图，从图中可以看出：其玻璃化转变温度(Tg)，晶化开始温度(Tx)，液相线温度(TL)以及过冷区液相的宽度△T分别为866K，917K，1381K和51K。此外，该合金还具有较高的约化玻璃温度(Trg)，其值为0.627。Trg值通常可以用来判断非晶合金的玻璃形成能力。因此Co46Fe20B22Si6Nb6大块非晶合金具有较强的非晶形成能力。其室温磁滞回线如图5所示，结果显示，Co46Fe20B22Si6Nb6大块非晶的饱和磁化强度为0.69T。此外，利用阻抗分析仪和B-H仪测试得出其有效磁导率(1kHz，1A/m)为13600，矫顽力为2.08A/m。
实施例2-14.制备各种配比的钴基大块非晶合金
按实施例1的方法制备各种配比的钴基大块非晶合金，其组成和热物性参数列于表1中。
注：1)表中符号含义如下：
D——本实验条件下的样品直径尺寸；Tg——玻璃转变温度；△T——过冷液相区宽度；T1——液相线温度；Trg——约化玻璃温度(Trg＝Tg/T1)；Hc——矫顽力；μe——有效磁导率；Ms——饱和磁化强度。
表1.本发明的各种配比的钴基大块非晶合金的组成、热物性和磁性能参数
 
实施例 合金成分 D(mm) Tg(K) △T T1(K) Trg Hc(A/m) μe(1kHz，1A/m) Ms(T)
1 Co46Fe20B22Si6Nb6 4 866 51 1381 0.627 2.08 13600 0.69
2 Co46Fe20B22.5Si5.5Nb6 4.5 872 53 1351 0.645 1.64 25100 0.64
3 Co46Fe20B23Si5Nb6 4.5 872 55 1368 0.637 1.17 26500 0.66
4 Co46Fe20B23.5Si4.5Nb6 4 873 55 1353 0.645 1.31 16100 0.65
5 Co46Fe20B24Si4Nb6 3.5 868 54 1375 0.631 2.35 14400 0.63
6 Co46Fe21B22.5Si5.5Nb5 4.5 861 54 1365 0.631 2.14 23600 0.70
7 Co46Fe20.5B22.5Si5.5Nb5.5 5 868 54 1355 0.641 1.34 30600 0.68
8 Co46Fe19.5B22.5Si5.5Nb6.5 4 874 56 1353 0.646 1.53 25400 0.58
9 Co46Fe19B22.5Si5.5Nb7 3.5 880 57 1356 0.649 1.64 22600 0.53
10 Co46Fe21.5B22.5Si5.5Nb4.5 3 861 54 1398 0.616 2.21 18900 0.73
11 [Co0.5Fe0.5]67B22.5Si5.5Nb5 3 866 59 1413 0.613 2.04 15800 0.83
12 [Co0.6Fe0.4]67B22.5Si5.5Nb5 4 865 57 1365 0.634 2.00 17300 0.71
13 [Co0.7Fe0.3]67B22.5Si5.5Nb5 3.5 856 50 1365 0.627 1.45 17700 0.66
14 [Co0.8Fe0.2]67B22.5Si5.5Nb5 3 855 44 1369 0.625 1.36 22100 0.57
本发明提供的钴基大块非晶合金具有较强的非晶形成能力和优异的软磁性能，可以应用于信息、通讯等领域的磁性器件。

Claims (3)

1、钴基大块非晶合金，其特征在于CoFeBSiNb系的大块非晶合金具有以下的原子百分含量：
Co    33～55％
Fe    13～34％
B     18～26％
Si    2～7％
Nb    3～8％。
2、一种钴基大块非晶合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按照原子摩尔比例将组分中的Co、Fe、B、Si、Nb配料；
2)在氩气氛的电弧炉中，将步骤1)中的各组分配料混合均匀，熔炼，冷却后得到母合金铸锭；
3)使用金属型铸造法，将步骤2)制得的母合金铸锭重新熔化，采用铜模铸造法，制得CoFeBSiNb系大块非晶合金；原子百分含量为：
Co     33～55％
Fe     13～34％
B      18～26％
Si     2～7％
Nb     3～8％。
3.根据权利要求2所述的大块非晶合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中各元素Co、Fe、B、Si、Nb原料的纯度均不低于99wt％。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102373388A (zh) * 2011-10-24 2012-03-14 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有超大过冷区间的钴铁基块体金属玻璃及其制备方法
CN103014565A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 北京航空航天大学 一种非晶合金微纳流体线束材料的制备方法
CN103632836A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 中国矿业大学 金属玻璃磁芯的制备方法
CN103882348A (zh) * 2013-06-21 2014-06-25 洛阳威尔若普检测技术有限公司 磁电效应传感器用高磁导率非晶软磁合金薄带材料及方法
CN104694784A (zh) * 2014-08-30 2015-06-10 孙怀君 一种具有较好塑性变形能力的钴基块体非晶及其制备方法
CN104772361A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种非晶合金纤维的制备方法及实现该制备方法的设备
CN107195416A (zh) * 2017-06-13 2017-09-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种复合材料及其制备方法和应用
CN111653408A (zh) * 2020-05-21 2020-09-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电磁复合材料及其制备方法和应用
CN115044841A (zh) * 2022-05-13 2022-09-13 大连理工大学 一种兼具高饱和磁感应强度和大过冷液相区间的Co基块体非晶合金及其制备方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102373388A (zh) * 2011-10-24 2012-03-14 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有超大过冷区间的钴铁基块体金属玻璃及其制备方法
CN103014565A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 北京航空航天大学 一种非晶合金微纳流体线束材料的制备方法
CN103014565B (zh) * 2012-12-13 2015-03-18 北京航空航天大学 一种非晶合金微纳流体线束材料的制备方法
CN103882348B (zh) * 2013-06-21 2015-09-30 洛阳威尔若普检测技术有限公司 磁电效应传感器用高磁导率非晶软磁合金薄带材料及方法
CN103882348A (zh) * 2013-06-21 2014-06-25 洛阳威尔若普检测技术有限公司 磁电效应传感器用高磁导率非晶软磁合金薄带材料及方法
CN103632836A (zh) * 2013-12-04 2014-03-12 中国矿业大学 金属玻璃磁芯的制备方法
CN103632836B (zh) * 2013-12-04 2015-11-04 中国矿业大学 金属玻璃磁芯的制备方法
CN104772361A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种非晶合金纤维的制备方法及实现该制备方法的设备
CN104694784A (zh) * 2014-08-30 2015-06-10 孙怀君 一种具有较好塑性变形能力的钴基块体非晶及其制备方法
CN107195416A (zh) * 2017-06-13 2017-09-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种复合材料及其制备方法和应用
CN107195416B (zh) * 2017-06-13 2019-02-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种复合材料及其制备方法和应用
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CN115044841A (zh) * 2022-05-13 2022-09-13 大连理工大学 一种兼具高饱和磁感应强度和大过冷液相区间的Co基块体非晶合金及其制备方法

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