CN103695813A - 一种高饱和磁化强度非晶合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高饱和磁化强度非晶合金材料及其制备方法，其中高饱和磁化强度非晶合金材料成分的重量百分含量为：Sm0.05～0.1%，Ni1～3%，Sr0.05～0.1%，Co0.5～0.8%，Cr0.5～1%，Sc0.5～1%，Mn1～3%，Pb0.5～1.5%，Ru0.05～0.15%，B1～3%，Si0.5～1%，Te0.05～0.1%，Sb0.05～0.1%，其余为Fe；其制备方法为：先按重量比配料；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材；最后将带材放入120～120℃炉中保温即得。该材料不仅具有高的饱和磁化强度，而且材料成本低。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高饱和磁化强度非晶合金材料及其制备方法。
背景技术
公开号为CN103187136A、名称为《一种铁基非晶软磁材料及其制备方法》的专利文献公开了一种铁基非晶软磁材料，该材料为FeaYbSicBd，其中a、b、c、d分别为对应的组元的原子百分比含量，a+b+c+d=100，且72≤a≤78，1≤b≤5，8≤c≤10，11≤d≤14。该发明还公开了该铁基非晶软磁材料的制备方法。与传统Fe-Si-B三元体系的非晶合金相比，该发明是在Fe-Si-B的基础上通过加入稀土元素Y来制得，其最大过冷液相区宽度可达65K，最大饱和磁感应强度可达1.67T。但是其合金体系中的B含量过高，会增加材料的脆性。另外饱和磁化强度偏低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高饱和磁化强度非晶合金材料及其制备方法，该材料不仅具有高的饱和磁化强度，而且材料成本低。
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.05～0.1%，Ni1～3%，Sr0.05～0.1%，Co0.5～0.8%，Cr0.5～1%，Sc0.5～1%，Mn1～3%，Pb0.5～1.5%，Ru0.05～0.15%，B1～3%，Si0.5～1%，Te0.05～0.1%，Sb0.05～0.1%，其余为Fe。
上述高饱和磁化强度非晶合金材料的制备方法，包括以下步骤：首先按重量比配料；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
本发明合金采用Sm、Sc元素，可提高非晶形成能力和热稳定性，这些元素原子的存在都可使铁原子扩散困难，从而使非晶不容易晶化，可提高非晶形成能力。Te、Pb、B、Sb含量的增加，使非晶形成能力增加，提高非晶相的稳定性。Si是主要非晶形成元素，含量多会增加材料脆性，饱和磁化强度要降低。Mn、Sr元素含量的增加，合金的非晶形成能力和强度增加，可以提高材料的强度和塑形。Ni、Co具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高。Ba元素的主要作用是扩散缓慢，阻止铁晶粒长大，从而保证晶粒的纳米尺寸。Co和Te、Sr、Sm、Cr联合作用不仅显著提高材料磁导率，而且降低了合金的剩磁。
本发明采用母液浇注控制与冷却辊接触的方式有效保证化学成分的均匀分布，既保证了合金的磁性能，也保证了合金的内外在质量。带材得到后又经过120～120℃炉中保温0.5～1小时的热处理，保证了高饱和磁化强度非晶合金材料组织和性能的均匀性。表现出高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率以及低高频损耗等优异性能，综合软磁性能显著提高。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：合金材料具有优异软磁性能和较大的非晶形成能力，是高饱和磁化强度配电变压器铁芯和其它电子电力器件的理想材料；合金材料制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的合金薄带材料的扫描金相组织图。
具体实施方式
实施例1
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.05%，Ni1%，Sr0.05%，Co0.5%，Cr0.5%，Sc0.5%，Mn1%，Pb0.5%，Ru0.05%，B1%，Si0.5%，Te0.05%，Sb0.05%，其余为Fe。
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
实施例2
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.1%，Ni3%，Sr0.1%，Co0.8%，Cr1%，Sc1%，Mn3%，Pb1.5%，Ru0.15%，B3%，Si1%，Te0.1%，Sb0.1%，其余为Fe。
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
实施例3
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.02%，Ni0.6%，Sr0.04%，Co0.4%，Cr0.3%，Sc0.3%，Mn0.8%，Pb0.3%，Ru0.02%，B0.9%，Si0.1%，Te0.02%，Sb0.03%，其余为Fe。
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
实施例4
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.02%，Ni0.6%，Sr0.04%，Co0.4%，Cr0.3%，Sc0.3%，Mn0.8%，Pb0.3%，Ru0.02%，B0.9%，Si0.1%，Te0.02%，Sb0.03%，其余为Fe。
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
本实施例的成分配比不在本发明设计范围内。
实施例5
一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其成分的重量百分含量为：Sm0.2%，Ni4%，Sr0.15%，Co0.9%，Cr2%，Sc2%，Mn4%，Pb2%，Ru0.3%，B4%，Si2%，Te0.3%，Sb0.2%，其余为Fe。
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
本实施例的成分配比不在本发明设计范围内。
上述合金材料的制备方法包括以下步骤：
首先按重量比配料，原料Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Sc、Mn、Pb、Ru、B、Si、Te、Sb、Fe的纯度均大于99.9％；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
公开号为CN103187136A、名称为《一种铁基非晶软磁材料及其制备方法》所得合金材料进行性能对比，结果如下：
| 饱和磁感应强度/T | |
| 实施例1 | 1.7 |
| 实施例2 | 1.78 |
| 实施例3 | 1.79 |
| 实施例4 | 1.65 |
| 实施例5 | 1.69 |
| 公开号为CN103187136A的合金材料 | 1.67 |
按实施例1～3合金材料的配方不加入Co和Te、Sr、Sm、Cr五种元素，与实施例1～3合金材料进行饱和磁感应强度比较，结果如下：
从上述结果看出，添加Sm、Ni、Sr、Co、Cr、Mn、Pb、B、Si、Te、Sb元素有助于合金软磁性能的提高。实施例5的结果说明，合金材料的成分不在本发明的范围内，合金材料的软磁性能会降低。原因是合金元素会相互反应形成非磁性化合物，降低了元素本身的有效作用。
Claims (3)
1.一种高饱和磁化强度非晶合金材料，其特征在于：其成分的重量百分含量为：Sm 0.05～0.1%，Ni1～3%，Sr0.05～0.1%，Co0.5～0.8%，Cr0.5～1%，Sc0.5～1%，Mn1～3%，Pb0.5～1.5%，Ru0.05～0.15%，B1～3%，Si0.5～1%，Te0.05～0.1%，Sb0.05～0.1%，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高饱和磁化强度非晶合金材料，其特征在于：其成分的重量百分含量为：Sm0.02%，Ni0.6%，Sr0.04%，Co0.4%，Cr0.3%，Sc0.3%，Mn0.8%，Pb0.3%，Ru0.02%，B0.9%，Si0.1%，Te 0.02%，Sb0.03%，其余为Fe。
3.一种权利要求1或2所述的高饱和磁化强度非晶合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：首先按重量比配料；然后将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510～1540℃，得到母合金液体；再将母合金液体浇注到转动的冷却辊上，形成带材，冷却辊轮缘的旋转线速度为24～26m/s；最后将带材放入120～120℃炉中保温0.5～1小时后即得到高饱和磁化强度非晶合金材料。
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Effective date of registration: 20181122 Address after: 221300 Amorphous Industrial Park of Pizhou Economic Development Zone, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee after: JIANGSU LONGGONG VACUUM TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Room 2310, Building 2, Wuzhong Science and Technology Pioneering Park, 70 Zhongshan East Road, Mudu Town, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Nanjing University of Information Science and Technology |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Granted publication date: 20150819 |
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