專利名稱:一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料及制備方法。
背景技術(shù):
CN201010176204. 2號申請涉及一種鐵鈷基納米晶軟磁合金,該合金包括如下組分,其摩爾百分比Fe40% 42. 8%;Co40% 42. 8% ;M5% 8% ;B5% 12%;CuO. 1% I. 5%,其中M為Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta中的至少一種。該發(fā)明還公開了該軟磁合金的制備方
法。。 這種材料中鈷含量太高。另外Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta均為較高熔點的稀貴元素,并且含量也都很高,這樣很容易在熔制中造成元素偏析,影響材料的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷,提供一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料,該材料在保證較好的軟磁性能的條件下,不僅減少了高價格的鈷金屬,而且具有良好的磁性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金的材料制備方法,該制備方法工藝簡單,生產(chǎn)成本低,適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料,該材料各成分的重量百分含量為Co4% 6. 5 %,Ni5 % 8 %,Gd3 % 5 %,Ir 0. 01 % 0. 05 %,TmO. I % 0. 5 %,DyO. I %
0.5%,A12% 4%,PO. 1% 0. 5%,Bl% 3%,其余為 Fe。本發(fā)明低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料的組織特點為納米晶。納米晶晶粒尺寸為50_100nm。上述低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料的制備方法,具體步驟如下
(1)首先將各成分的重量百分含量為Co4% 6. 5%,Ni5% 8%,Gd3% 5%,Ir
0.01% 0. 05% ,Tm 0. I % 0. 5% ,Dy 0. I % 0. 5% ,Al 2% 4%,P 0. I % 0. 5%,B1% 3%,其余為Fe進(jìn)行配料,原料Co、Ni、Ir、Tm、Dy、Al、P、B、Fe的純度均大于99. 9%,Gd以鐵釓中間合金的方式加入,鐵釓合金中Gd的重量百分比為35% ;
(2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉,熔煉溫度為1580-1600°C,澆注冷卻后得到母合
金;
(3)然后將所述母合金再放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔,重熔溫度為1570-1590°C,所述重熔管式坩堝置于真空感應(yīng)成型爐內(nèi),重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4_處,重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞,該耐火柱塞和管式坩堝內(nèi)壁的間隙為0. 5-0. 9mm,所述母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化,合金熔融膨脹溢出后與旋轉(zhuǎn)的成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣接觸,熔融合金熔潭被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊上的輪緣拖拽形成合金絲,(4)然后將合金絲置于300-350°C,保溫2-4小時得到低鈷鎳高飽和磁感應(yīng)強度納米晶鐵基軟磁合金材料。步驟4)中成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為26 28m/s,所得合金絲的直徑為200_300 u nio本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
本發(fā)明合金材料中采用的Tm和Dy都可提高材料的非晶形成能力。B作為非晶形成元素能夠擴(kuò)大Fe基非晶合金的非晶形成范圍,穩(wěn)定非晶相,而且B的加入還能提高合金的居里溫度。P也是提高非晶形成能力的一種元素。因為P價格比B低,可以降低合金成本,而且在制備過程中,由于P的熔點低,可以降低合金熔煉過程中能量損耗。材料成份中的P、B、Tm和Dy共同存在可使團(tuán)簇中原子間相互作用強,則原子擴(kuò)散便困難,因此提高材料非晶形成能力。
Al、Co和N i為納米晶形核提供位置。Co含量增大,納米晶體積分?jǐn)?shù)增大,晶粒間磁耦合加強,Al、Co和N i共同作用,保證了納米晶的形成。Ir提高非晶形成能力并阻礙納米晶長大。因此,Ir、P、B、Tm和Dy共同作用,可抑制納米晶尺寸長大。Co提高材料的高溫磁性能,非晶的居里溫度隨著Co含量的增加而增大,高溫磁導(dǎo)率也隨Co含量增加而增大。Al和N i也具有較好的軟磁性能,磁導(dǎo)率和電阻率高。Al、Co和Ni結(jié)合強化了鐵磁性作用,有效提高了材料的飽和磁感應(yīng)強度。本發(fā)明合金在凝固中,采用快速冷卻和合金化結(jié)合,可以有效減小合金中的相,保證化學(xué)成分的均勻分布,也保證了合金的磁性能。熱處理可降低快速造成的內(nèi)應(yīng)力。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明采用合理優(yōu)選的配比及恰當(dāng)?shù)木Щ椒?,制備出的鐵基納米晶軟磁合金,具有居里溫度高、飽和磁感應(yīng)強度高的特點。本發(fā)明制備過程中,降低了貴重金屬鈷的含量,所取原料成本降低;另外合金經(jīng)過快速冷卻,保證了合金成分、組織和性能的均勻性,因此也就保證了合金的質(zhì)量。該合金制備工藝簡便,過程簡單,生產(chǎn)的合金具有良好的性能,非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
圖I為本發(fā)明實施例I得到的合金材料的金相組織圖。由圖I可以看出,本發(fā)明的低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料組織致密。
具體實施例方式實施例一
本發(fā)明低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料,具體制備步驟如下
(1)首先將各成分的重量百分含量為Co4% ,Ni 5% ,Gd 3%,Ir 0.01%,Tm 0. 1%,Dy 0. 1%, Al 2%, P 0.1%, B I%,其余為 Fe 進(jìn)行配料,原料 Co、Ni、Ir、Tm、Dy、Al、P、B、Fe的純度均大于99. 9%, Gd以鐵釓中間合金的方式加入,鐵釓合金中Gd的重量百分比為35% ;
(2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉,熔煉溫度為1590°C,澆注冷卻后得到母合金;(3)然后將所述母合金再放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔,重熔溫度為1570-1590°C,所述重熔管式坩堝置于真空感應(yīng)成型爐內(nèi),重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下3_左右,重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞,該耐火柱塞和管式坩堝內(nèi)壁的間隙為0. 8mm,所述母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化,合金熔融膨脹溢出后與旋轉(zhuǎn)的成型爐轉(zhuǎn)輪邊緣接觸,熔融合金熔潭被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊上的角形輪緣拖拽形成合金絲,上下移動的一個耐火柱塞上行時將熔融合金液不斷提供給旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪形成連續(xù)的合金絲;真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為27m/s,所得合金絲的直徑為200_300 u nio(4)然后將合金絲置于330°C,保溫3小時得到低鈷鎳高飽和磁感應(yīng)強度納米晶鐵基軟磁合金材料。實施例二
低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料中各成分的按重量百分含量為=Co 6. 5% ,Ni 8%,Gd 5% , Ir 0. 05%, Tm 0. 5%, Dy 0. 5%, Al 4%, P 0. 5%, B 3%,其余為 Fe 進(jìn)行配料,其它過程同實施例一。實施例三
低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料中各成分的按重量百分含量為Co5% , Ni6% , Gd4% , Ir 0. 03%,Tm0. 4%,DyO. 4%,Al 3%,P 0. 3%,B 2%,其余為 Fe 進(jìn)行配料,其它過程同實施例一。實施例四(成分配比不在本發(fā)明設(shè)計比例范圍內(nèi))
低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料中各成分的按重量百分含量為Co2% , Ni3% , Gd2%,Ir 0. 005%, TmO. 05%, DyO. 05%, All%, PO. 05%, BO. 8%,其余為Fe進(jìn)行配料,其它過程同實施例一。實施例五(成分配比不在本發(fā)明設(shè)計比例范圍內(nèi))
低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料中各成分的按重量百分含量為Col% , Ni9% , Gd6% , Ir 0. 06%,TmO. 6%,DyO. 6%,A15%,PO. 7%,B4%,其余為 Fe 進(jìn)行配料,其它過程同實施例一。實施例一至五制得的合金材料分別編號為下表中的合金材料一至五,具體性能見下表表I。表I
權(quán)利要求
1.ー種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料,其特征是該材料各成分的重量百分含量為Co 4% 6. 5% ,Ni 5% 8% ,Gd 3% 5% ,Ir O. Ol % O. 05 %,Tm O. I % O.5%, Dy 0.1% 0·5%,Α1 2% 4%,Ρ 0.1% 0·5%,Β 1% 3%,其余為 Fe。
2.ー種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料的制備方法,其特征是具體步驟如下 (1)首先將各成分的重量百分含量為Co4% 6.5% ,Ni 5% 8% ,Gd 3% 5% , Ir O. 01% O. 05% ,Tm O. I % O. 5% ,Dy O. I % O. 5% ,Al 2% 4% ,P O. 1% O.5%,B I % 3%,其余為Fe進(jìn)行配料,原料Co、Ni、Ir、Tm、Dy、Al、P、B、Fe的純度均大于99. 9%,Gd以鐵釓中間合金的方式加入,鐵釓合金中Gd的重量百分比為35% ; (2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉,熔煉溫度為1580-1600°C,澆注冷卻后得到母合 金; (3)然后將所述母合金再放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔,重熔溫度為1570-1590°C,所述重熔管式坩堝置于真空感應(yīng)成型爐內(nèi),重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處,重熔管式坩堝內(nèi)放置ー個可上下移動的耐火柱塞,該耐火柱塞和管式坩堝內(nèi)壁的間隙為O. 5-0. 9mm,所述母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化,合金熔融膨脹溢出后與旋轉(zhuǎn)的成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣接觸,熔融合金熔潭被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金絲; (4)然后將合金絲置于300-350°C,保溫2-4小時得到低鈷鎳高飽和磁感應(yīng)強度納米晶鐵基軟磁合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征是所述步驟4)中成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn) 線速度為26 28m/s,所得合金絲的直徑為200-300 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低鈷鎳納米晶鐵基軟磁合金材料及其制備方法,該材料在保證較好的軟磁性能的條件下,不僅減少了高價格的鈷金屬,而且具有良好的磁性能。該制備方法工藝簡單,生產(chǎn)成本低,適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料各成分的重量百分含量為Co 4%~6.5%,Ni 5%~8%,Gd 3%~5%,Ir 0.01%~0.05%,Tm 0.1%~0.5%,Dy 0.1%~0.5%,Al 2%~4%,P 0.1%~0.5%,B 1%~3%,其余為Fe。
文檔編號C22C38/10GK102828110SQ20121034845
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者張群, 趙浩峰, 王玲, 張詠, 劉光宇, 邱奕婷, 林瑩瑩, 鄭澤昌, 張金花, 陸陽平, 唐江平, 劉學(xué)劍 申請人:南京信息工程大學(xué)