專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
99801411. 7號(hào)申請(qǐng)涉及一種軟磁鐵一鎳一合金，其具有35至65重量％的鎳和一種或多種稀土金屬鈰、鑭、鐠、釹以及熔化條件下的夾雜，其中，稀土金屬的總量是O. 003 O. 05 %。其矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度He為2. 5-24A/m。但是其合金體系的磁性能不高，特別是矯頑力和磁導(dǎo)率性能不能滿(mǎn)足性能要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金，該薄帶合金材料具有低的矯頑力。本發(fā)明的另一目的是提供一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)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(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料，其特征是其各成分的重量百分含量為T(mén)a0.03% 0.05%，Nb 0.01% 0.03%, Al 2% 4%，Zn 2% 4%，Gd4% 7%, ErO. 01% O. 05%, Cu O. 01% O. 05%, Os O. 01% O. 05%，其余為 Ni。該鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金的組織特點(diǎn)為納米晶。本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料的制備方法，其具體步驟如下
(1)首先按照上述合金成分進(jìn)行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu,Os、Ni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1530-1550°C，澆注冷卻后得到母合
金；
(3)然后放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1510-15300C，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，所述重熔管式坩堝內(nèi)設(shè)有一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內(nèi)壁的間隙為O. 5-0. 9mm，母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪拖拽形成合金帶；
(4)然后將合金帶置于300-350°C，保溫2-4小時(shí)，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。所述真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度為26 28m/s，所得合金帶的厚度為150-300 μ m,寬度為 3-5 mm。本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明合金采用的Er和Gd都可提高非晶形成能力。成份中的Er和Gd共同存在可使團(tuán)簇中原子間相互作用強(qiáng)，則原子擴(kuò)散便困難，因此提高材料非晶形成能力。Al和Zn為納米晶形核提供位置。Nb是納米晶合金形成的關(guān)鍵元素，Nb元素的加入提高了材料的晶化溫度，改變了晶化激活能，其中形核激活能(Eg)、晶化起始激活能(Ex)和第一晶化峰激活能都大大增加。Nb的加入不但提高了合金非晶形成能力，而且Nb半徑較大，擴(kuò)散緩慢，在納米晶形成過(guò)程中抑制晶粒的長(zhǎng)大，降低了晶粒尺寸。Cu是納米晶形成的關(guān)鍵元素。合金晶化過(guò)程中，Cu首先析出，為納米晶形核提供位置。Al、Zn、Nb、Cu共同作用，保證了納米晶的形成。Ta和Os提高非晶形成能力并阻礙納米晶長(zhǎng)大。Ta、Os、Er和Gd結(jié)合可有效控制納米晶長(zhǎng)大。Al和Zn具有較好的軟磁性能，磁導(dǎo)率和電阻率高。添加Er元素的合金具有降低矯頑力的作用。成份中添加Gd元素是良好的鐵磁性元素，使合金材料具有改善軟磁性能、降低矯頑力的作用。Al、Gd、Er、Zn和Ni結(jié)合強(qiáng)化了鐵磁性作用，有效提高了材料的磁導(dǎo)率和降低了合金的矯頑力。本發(fā)明合金在凝固中，采用快淬方式冷卻和合金化結(jié)合，可以有效減小合金中的相尺寸，保證化學(xué)成分的均勻分布，既保證了合金的磁性能，也保證了合金的力學(xué)性能。熱處理可降低快淬造成的內(nèi)應(yīng)力，改善合金的韌性。
本發(fā)明制備中，沒(méi)有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；另外合金經(jīng)過(guò)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(jiǎn)便，過(guò)程簡(jiǎn)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(shí)施例一得到的材料的金相組織圖。由圖I可以看出，本發(fā)明得到的鎳基納米晶軟磁薄帶合金的組織致密均勻。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例一
本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的制備過(guò)程如下
(I)首先按照以下合金重量百分比進(jìn)行配料Ta O. 03%,Nb 0.01%, Al 2%,Zn 2%,Gd 4% , Er O. 01%, Cu O. 01%, Os O. 01%，其余為 Ni。原料 Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、0s、Ni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1545°C，澆注冷卻后得到母合金；
(3)將上述母合金放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520°C，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_處，所述重熔管式坩堝內(nèi)設(shè)有一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內(nèi)壁的間隙為O. 7_，母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，重熔的合金熔融膨脹溢出后與旋轉(zhuǎn)的真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，熔融金屬熔潭被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊上輪緣拖拽形成合金帶，真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣是圓弧形的，上下移動(dòng)的耐火柱塞可上行將熔融合金液不斷提供給旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，形成連續(xù)的金屬帶；真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度為27m/s，所得合金帶的厚度為200-250 μ m,寬度為3-5 mm。(4)然后將步驟3)形成的合金帶置于330°C，保溫3小時(shí)，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。實(shí)施例二
本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的制備過(guò)程如下
首先按照以下合金重量百分比進(jìn)行配料Ta O. 05%,Nb O. 03%, Al 4%,Zn 4%, Gd7% , Er O. 05%, Cu O. 05%，Os O. 05%，其余為Ni。制備過(guò)程同實(shí)施例一。實(shí)施例三
本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的制備過(guò)程如下
首先按照以下合金重量百分比進(jìn)行配料Ta O. 04%,Nb O. 02%, Al 3%,Zn 3%, Gd5% , Er O. 03%, Cu O. 03%, Os O. 03%，其余為Ni。制備過(guò)程同實(shí)施例一。實(shí)施例四合金成份配比不在本發(fā)明設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的實(shí)例 本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的制備過(guò)程如下
首先按照以下合金重量百分比進(jìn)行配料Ta O. 01%，Nb 0.005%，Al 1%, Zn 1% ,Gd 3% , Er O. 005%, Cu O. 005%, Os O. 005%，其余為 Ni。制備過(guò)程同實(shí)施例一。實(shí)施例五合金成份配比不在本發(fā)明設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的實(shí)例 本發(fā)明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的制備過(guò)程如下
首先按照以下合金重量百分比進(jìn)行配料Ta O. 06%,Nb O. 04%, Al 5%,Zn 5%, Gd8% , Er O. 07，Cu O. 07%, Os O. 06%，其余為Ni。制備過(guò)程同實(shí)施例一。表 I
權(quán)利要求
1.一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料，其特征是其各成分的重量百分含量為T(mén)aO.03% O. 05%，Nb O. 01% O. 03%，Al 2% 4%，Zn 2% 4%，Gd4% 7%, ErO.01% O. 05%，Cu O. 01% O. 05%，Os O. 01% O. 05%，其余為 Ni。
2.一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料的制備方法，其特征具體步驟如下 (1)首先按照重量百分含量為T(mén)aO. 03% O. 05%，Nb O. 01% 0.03%，Al 2% 4%, Zn 2% 4%，Gd 4% 7%，Er O. 01 % O. 05 %，Cu O. 01 % O. 05 %，OsO.01% O. 05%，其余為Ni的合金成分進(jìn)行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、Os、Ni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1530-1550°C，澆注冷卻后得到母合金；(3)將所述母合金放入重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1510-1530°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，所述重熔管式坩堝內(nèi)設(shè)有一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內(nèi)壁的間隙為O. 5-0. 9mm，重熔時(shí)母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金帶； (4)然后將合金帶置于300-350°C，保溫2-4小時(shí)，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金材料的制備方法，其特征是步驟(3)中所述真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度為26 28m/s，所得合金帶的厚度為150-300 μ m,寬度為3_5mmD
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料及其制備方法，該薄帶合金材料具有低的矯頑力。其制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料中各成分的重量百分含量為T(mén)a0.03％～0.05％，Nb0.01％～0.03％,Al2％～4％，Zn2％～4％,Gd4％～7％,Er0.01％～0.05％，Cu0.01％～0.05％，Os0.01％～0.05％，其余為Ni。
文檔編號(hào)B22D11/06GK102839300SQ20121034847
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者孫銳, 鄭澤昌, 邱奕婷, 劉光宇, 陸陽(yáng)平, 張?jiān)? 林瑩瑩, 張金花 申請(qǐng)人:山西三益強(qiáng)磁業(yè)有限公司