CN108447641A - 一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法，所述非晶纳米晶铁基复合软磁合金由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下原料：Al、Si、B、Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下原料：Al、Si、Ni、Co、Cr、Ti、Mo、Sm、B、复合稀土金属、Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括以下步骤：S1、铁基软磁合金A粉末的制备；S2、铁基软磁合金B粉末的制备；S3、铁基复合软磁体粉末；S4、铁基复合软磁体粉末的熔炼、快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。本发明提出的复合软磁合金，配方合理，矫顽力低，制备方法简单，适宜工业化生产。

Description

一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及软磁合金技术领域，尤其涉及一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法。
背景技术
软磁合金是在弱磁场中具有高的磁导率及低的矫顽力的一类合金，这类合金广泛应用于无线电电子工业、精密仪器仪表、遥控及自动控制***中，综合起来主要用于能量转换和信息处理两大方面，是国民经济中的一种重要材料。纳米晶软磁合金是在非晶合金的基础上通过热处理获得的纳米晶结构的软磁合金，具有更加优异的软磁性能。因此非晶合金材料的制造过程和使用过程都将是节能的，新世纪重点发展的绿色节能产品。目前使用的纳米晶软磁合金主要的基材为铁基，但在制备过程中常出现制备的产品的矫顽力较大，进而影响软磁合金的性能。基于现有技术中存在的不足，本发明提出了一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金及其制备方法。
一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B按照质量比为1：2～4复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al 6％～10％，Si0.8％～1.2％，B 0.5％～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 3％～5％，Si 0.3％～0.5％，Ni 2％～4％，Co 2％～4％，Cr0.8％～1.3％，Ti 0.06％～0.12％，Mo 0.2％～0.4％，Sm 0.3％～0.6％，B 0.8％～1.0％，复合稀土金属0.6％～1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al 8％，Si 1％，B0.65％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 4％，Si 0.4％，Ni3％，Co 3％，Cr 1.1％，Ti 0.09％，Mo 0.3％，Sm 0.46％，B 0.9％，复合稀土金属0.9％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述复合稀土金属为Nd与R的混合物，所述Nd与R的质量比为1：0.6～0.8，所述R为Gd、Tb、Dy、Ho、Er中任意一种或两种的混合物。
本发明还提出了一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照Al 6％～10％，Si 0.8％～1.2％，B 0.5％～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金A的原料，并将准备的铁基软磁合金A的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液A，向熔炼液A中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金A薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金A薄片进行粉碎，得铁基软磁合金A粉末，备用；
S2、按照Al 3％～5％，Si 0.3％～0.5％，Ni 2％～4％，Co 2％～4％，Cr 0.8％～1.3％，Ti 0.06％～0.12％，Mo 0.2％～0.4％，Sm 0.3％～0.6％，B 0.8％～1.0％，复合稀土金属0.6％～1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金B的原料，并将准备的铁基软磁合金B的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液B，向熔炼液B中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金B薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金B薄片进行粉碎，得铁基软磁合金B粉末，备用；
S3、将步骤S1制备的铁基软磁合金A粉末和步骤S2制备的铁基软磁合金B粉末按照质量比为1：2～4进行称取，并加入到球磨机中，同时向球磨机中加入研磨体，然后进行球磨细化，即得铁基复合软磁体粉末；
S4、将铁基复合软磁体粉末加入到熔炼炉中进行熔炼，得铁基复合软磁熔液，向熔炼炉中通入惰性气体，然后以20～25m/s的辊面线速度进行熔体快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。
优选的，所述球磨的时间为5～8h，球磨时球磨罐的转速为150～200r/min，研磨体和物料的质量比为2～3：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、铁基软磁合金A以铁为主要基料，添加Al、Si和B以制得具有一定磁性能的铁基软磁合金A；
2、铁基软磁合金B的配方合理，以铁为主要基料，通过合理比例的Al、Si、Ni、Co、Cr、Ti、Mo、Sm、B和复合稀土金属的加入，提提高铁基软磁合金B整体磁性能，且适宜比例的复合稀土金属能够有效改善铁基软磁合金B的磁性能；
3、本发明提出的复合软磁合金，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B复配而成，再制备过程中将铁基软磁合金A粉末和铁基软磁合金B粉末按照合理比例进行混合、球磨细化，以改善铁基软磁合金A粉末和铁基软磁合金B粉末的细度以及两者的混合效果，缩短两者的混合时间，同时方便后续的熔炼过程；
4、严格控制铁基复合软磁熔液的快淬速度，以保证非晶纳米晶铁基复合软磁合金的产生，降低铁基复合软磁合金的矫顽力，同时本发明提出的制备方法操作过程简单，原料易于存储，适宜工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B按照质量比为1：3复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al8％，Si 1％，B 0.65％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 4％，Si 0.4％，Ni 3％，Co 3％，Cr 1.1％，Ti 0.09％，Mo 0.3％，Sm0.46％，B 0.9％，复合稀土金属0.9％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、按照：Al 8％，Si 1％，B 0.65％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金A的原料，并将准备的铁基软磁合金A的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液A，向熔炼液A中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金A薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金A薄片进行粉碎，得铁基软磁合金A粉末，备用；
S2、按照Al 4％，Si 0.4％，Ni 3％，Co 3％，Cr 1.1％，Ti 0.09％，Mo 0.3％，Sm0.46％，B 0.9％，复合稀土金属0.9％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金B的原料，并将准备的铁基软磁合金B的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液B，向熔炼液B中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金B薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金B薄片进行粉碎，得铁基软磁合金B粉末，备用；
S3、将步骤S1制备的铁基软磁合金A粉末和步骤S2制备的铁基软磁合金B粉末按照质量比为1：3进行称取，并加入到球磨机中，同时向球磨机中加入研磨体，然后进行球磨细化，球磨的时间为6h，球磨时球磨罐的转速为200r/min，研磨体和物料的质量比为3：1，球磨结束即得铁基复合软磁体粉末；
S4、将铁基复合软磁体粉末加入到熔炼炉中进行熔炼，得铁基复合软磁熔液，向熔炼炉中通入惰性气体，然后以25m/s的辊面线速度进行熔体快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。
本发明中，复合稀土金属为Nd与R的混合物，Nd与R的质量比为1：0.7，所述R为Gd和Tb的混合物。
实施例二
本发明提出的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B按照质量比为1：4复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al10％，Si 1.2％，B 0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 5％，Si 0.3％，Ni 4％，Co 4％，Cr 0.8％，Ti 0.12％，Mo 0.4％，Sm0.3％，B 0.8％，复合稀土金属0.6％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、按照Al 10％，Si 1.2％，B 0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金A的原料，并将准备的铁基软磁合金A的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液A，向熔炼液A中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金A薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金A薄片进行粉碎，得铁基软磁合金A粉末，备用；
S2、按照Al 5％，Si 0.3％，Ni 4％，Co 4％，Cr 0.8％，Ti 0.12％，Mo 0.4％，Sm0.3％，B 0.8％，复合稀土金属0.6％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金B的原料，并将准备的铁基软磁合金B的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液B，向熔炼液B中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金B薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金B薄片进行粉碎，得铁基软磁合金B粉末，备用；
S3、将步骤S1制备的铁基软磁合金A粉末和步骤S2制备的铁基软磁合金B粉末按照质量比为1：4进行称取，并加入到球磨机中，同时向球磨机中加入研磨体，然后进行球磨细化，球磨的时间为8h，球磨时球磨罐的转速为150r/min，研磨体和物料的质量比为2：1，球磨结束即得铁基复合软磁体粉末；
S4、将铁基复合软磁体粉末加入到熔炼炉中进行熔炼，得铁基复合软磁熔液，向熔炼炉中通入惰性气体，然后以20m/s的辊面线速度进行熔体快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。
本发明中，复合稀土金属为Nd与R的混合物，Nd与R的质量比为1：0.6，所述R为Dy。
实施例三
本发明提出的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B按照质量比为1：2复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al6％，Si 0.8％，B 0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 3％，Si 0.5％，Ni 2％，Co 2％，Cr 1.3％，Ti 0.06％，Mo 0.2％，Sm0.6％，B 1.0％，复合稀土金属1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、按照Al 6％，Si 0.8％，B 0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金A的原料，并将准备的铁基软磁合金A的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液A，向熔炼液A中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金A薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金A薄片进行粉碎，得铁基软磁合金A粉末，备用；
S2、按照Al 3％，Si 0.5％，Ni 2％，Co 2％，Cr 1.3％，Ti 0.06％，Mo 0.2％，Sm0.6％，B 1.0％，复合稀土金属1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金B的原料，并将准备的铁基软磁合金B的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液B，向熔炼液B中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金B薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金B薄片进行粉碎，得铁基软磁合金B粉末，备用；
S3、将步骤S1制备的铁基软磁合金A粉末和步骤S2制备的铁基软磁合金B粉末按照质量比为1：2进行称取，并加入到球磨机中，同时向球磨机中加入研磨体，然后进行球磨细化，球磨的时间为5h，球磨时球磨罐的转速为200r/min，研磨体和物料的质量比为3：1，球磨结束即得铁基复合软磁体粉末；
S4、将铁基复合软磁体粉末加入到熔炼炉中进行熔炼，得铁基复合软磁熔液，向熔炼炉中通入惰性气体，然后以25m/s的辊面线速度进行熔体快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。
本发明中，复合稀土金属为Nd与R的混合物，Nd与R的质量比为1：0.8，所述R为Tb和Dy的混合物。
对比例一
将实施例一中的铁基软磁合金A等比例替换成铁基软磁合金B，其他条件同实施例一。
对比例二
将实施例一中的铁基软磁合金B等比例替换成铁基软磁合金A，其他条件同实施例一。
利用MATS-2010SD型软磁直流测量装置分别对上述实施例一、实施例二、实施例三、对比例一和对比例二制备的铁基复合软磁合金以及市售铁基软磁合金的矫顽力进行测试，并以市售铁基软磁合金的测试结果为标准，衡量其他组的测试结果，结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，其特征在于，由铁基软磁合金A和铁基软磁合金B按照质量比为1：2～4复配而成，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al 6％～10％，Si 0.8％～1.2％，B 0.5％～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 3％～5％，Si 0.3％～0.5％，Ni 2％～4％，Co 2％～4％，Cr 0.8％～1.3％，Ti 0.06％～0.12％，Mo 0.2％～0.4％，Sm 0.3％～0.6％，B 0.8％～1.0％，复合稀土金属0.6％～1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，其特征在于，所述铁基软磁合金A包括以下重量百分比的原料：Al 8％，Si 1％，B 0.65％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，其特征在于，所述铁基软磁合金B包括以下重量百分比的原料：Al 4％，Si 0.4％，Ni 3％，Co 3％，Cr 1.1％，Ti0.09％，Mo 0.3％，Sm 0.46％，B 0.9％，复合稀土金属0.9％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，其特征在于，所述复合稀土金属为Nd与R的混合物，所述Nd与R的质量比为1：0.6～0.8，所述R为Gd、Tb、Dy、Ho、Er中任意一种或两种的混合物。
5.一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照Al 6％～10％，Si 0.8％～1.2％，B 0.5％～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金A的原料，并将准备的铁基软磁合金A的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液A，向熔炼液A中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金A薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金A薄片进行粉碎，得铁基软磁合金A粉末，备用；
S2、按照Al 3％～5％，Si 0.3％～0.5％，Ni 2％～4％，Co 2％～4％，Cr 0.8％～1.3％，Ti 0.06％～0.12％，Mo 0.2％～0.4％，Sm 0.3％～0.6％，B 0.8％～1.0％，复合稀土金属0.6％～1.2％，余量为Fe和不可避免的杂质准备铁基软磁合金B的原料，并将准备的铁基软磁合金B的原料置于熔炼炉进行熔炼，得熔炼液B，向熔炼液B中加入精炼剂进行精炼，然后铸造成铁基软磁合金B薄片，采用氢爆法将制备的铁基软磁合金B薄片进行粉碎，得铁基软磁合金B粉末，备用；
S3、将步骤S1制备的铁基软磁合金A粉末和步骤S2制备的铁基软磁合金B粉末按照质量比为1：2～4进行称取，并加入到球磨机中，同时向球磨机中加入研磨体，然后进行球磨细化，即得铁基复合软磁体粉末；
S4、将铁基复合软磁体粉末加入到熔炼炉中进行熔炼，得铁基复合软磁熔液，向熔炼炉中通入惰性气体，然后以20～25m/s的辊面线速度进行熔体快淬，即得非晶纳米晶铁基复合软磁合金。
6.根据权利要求5所述的一种非晶纳米晶铁基复合软磁合金，其特征在于，所述球磨的时间为5～8h，球磨时球磨罐的转速为150～200r/min，研磨体和物料的质量比为2～3：1。
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