一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金及其製備方法
2023-10-31 09:35:52 1
專利名稱：一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金及其製備方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料技術領域，涉及一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金及其製備方法。
背景技術：
99801411. 7號申請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 %。其矯頑磁場強度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率性能不能滿足性能要求。
發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，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。本發明的另一目的是提供一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金製備方法，該製備方法工藝簡單，生產成本低，適於工業化生產。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料，其特徵是其各成分的重量百分含量為Ta0.03% 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%，其餘為 Ni。該鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金的組織特點為納米晶。本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料的製備方法，其具體步驟如下
(1)首先按照上述合金成分進行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu,Os、Ni的純度均大於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爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1550°C，澆注冷卻後得到母合
金；
(3)然後放入真空感應成型爐內的重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為1510-15300C，重熔管式坩堝的頂部置於真空感應成型爐轉輪輪緣之下2-4_處，所述重熔管式坩堝內設有一個可上下移動的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內壁的間隙為O. 5-0. 9mm，母合金置於管式坩堝內的耐火柱塞頂面熔化，熔化後被轉輪拖拽形成合金帶；
(4)然後將合金帶置於300-350°C，保溫2-4小時，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。所述真空感應成型爐轉輪輪緣的旋轉線速度為26 28m/s，所得合金帶的厚度為150-300 μ m,寬度為 3-5 mm。本發明具有如下有益效果
本發明合金採用的Er和Gd都可提高非晶形成能力。成份中的Er和Gd共同存在可使團簇中原子間相互作用強，則原子擴散便困難，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，擴散緩慢，在納米晶形成過程中抑制晶粒的長大，降低了晶粒尺寸。Cu是納米晶形成的關鍵元素。合金晶化過程中，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提高非晶形成能力並阻礙納米晶長大。Ta、Os、Er和Gd結合可有效控制納米晶長大。Al和Zn具有較好的軟磁性能，磁導率和電阻率高。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結合強化了鐵磁性作用，有效提高了材料的磁導率和降低了合金的矯頑力。本發明合金在凝固中，採用快淬方式冷卻和合金化結合，可以有效減小合金中的相尺寸，保證化學成分的均勻分布，既保證了合金的磁性能，也保證了合金的力學性能。熱處理可降低快淬造成的內應力，改善合金的韌性。
本發明製備中，沒有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；另外合金經過快速冷卻，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量。該合金製備工藝簡便，過程簡單，生產的合金具有良好的性能，非常便於工業化生產。
圖I為本發明實施例一得到的材料的金相組織圖。由圖I可以看出，本發明得到的鎳基納米晶軟磁薄帶合金的組織緻密均勻。
具體實施例方式 實施例一
本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的製備過程如下
(I)首先按照以下合金重量百分比進行配料Ta O. 03%,Nb 0.01%, Al 2%,Zn 2%,Gd 4% , Er O. 01%, Cu O. 01%, Os O. 01%，其餘為 Ni。原料 Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、0s、Ni的純度均大於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爐中熔煉，熔煉溫度為1545°C，澆注冷卻後得到母合金；
(3)將上述母合金放入重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為1520°C，述重熔管式坩堝
置於真空感應成型爐內，重熔管式坩堝的頂部置於真空感應成型爐轉輪輪緣之下3_處，所述重熔管式坩堝內設有一個可上下移動的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內壁的間隙為O. 7_，母合金置於管式坩堝內的耐火柱塞頂面熔化，重熔的合金熔融膨脹溢出後與旋轉的真空感應成型爐轉輪邊緣接觸，熔融金屬熔潭被旋轉的轉輪邊上輪緣拖拽形成合金帶，真空感應成型爐轉輪輪緣是圓弧形的，上下移動的耐火柱塞可上行將熔融合金液不斷提供給旋轉的轉輪，形成連續的金屬帶；真空感應成型爐轉輪輪緣的旋轉線速度為27m/s，所得合金帶的厚度為200-250 μ m,寬度為3-5 mm。(4)然後將步驟3)形成的合金帶置於330°C，保溫3小時，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。實施例二
本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的製備過程如下
首先按照以下合金重量百分比進行配料Ta O. 05%,Nb O. 03%, Al 4%,Zn 4%, Gd7% , Er O. 05%, Cu O. 05%，Os O. 05%，其餘為Ni。製備過程同實施例一。實施例三
本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的製備過程如下
首先按照以下合金重量百分比進行配料Ta O. 04%,Nb O. 02%, Al 3%,Zn 3%, Gd5% , Er O. 03%, Cu O. 03%, Os O. 03%，其餘為Ni。製備過程同實施例一。實施例四合金成份配比不在本發明設計範圍內的實例 本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的製備過程如下
首先按照以下合金重量百分比進行配料Ta O. 01%，Nb 0.005%，Al 1%, Zn 1% ,Gd 3% , Er O. 005%, Cu O. 005%, Os O. 005%，其餘為 Ni。製備過程同實施例一。實施例五合金成份配比不在本發明設計範圍內的實例 本發明鎳基納米晶軟磁薄帶合金的製備過程如下
首先按照以下合金重量百分比進行配料Ta O. 06%,Nb O. 04%, Al 5%,Zn 5%, Gd8% , Er O. 07，Cu O. 07%, Os O. 06%，其餘為Ni。製備過程同實施例一。表 I
權利要求
1.一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料，其特徵是其各成分的重量百分含量為TaO.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%，其餘為 Ni。
2.一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料的製備方法，其特徵具體步驟如下 (1)首先按照重量百分含量為TaO. 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%，其餘為Ni的合金成分進行配料，原料Ta、Nb、Al、Zn、Er、Cu、Os、Ni的純度均大於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爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1550°C，澆注冷卻後得到母合金；(3)將所述母合金放入重熔管式坩堝中進行重熔，重熔溫度為1510-1530°C，所述重熔管式坩堝置於真空感應成型爐內，重熔管式坩堝的頂部置於真空感應成型爐轉輪輪緣之下2-4_處，所述重熔管式坩堝內設有一個可上下移動的耐火柱塞，該耐火柱塞與重熔管式坩堝內壁的間隙為O. 5-0. 9mm，重熔時母合金置於管式坩堝內的耐火柱塞頂面熔化，熔化後被轉輪輪緣拖拽形成合金帶； (4)然後將合金帶置於300-350°C，保溫2-4小時，得到鎳基納米晶軟磁合金薄帶合金。
3.根據權利要求2所述的合金材料的製備方法，其特徵是步驟(3)中所述真空感應成型爐轉輪輪緣的旋轉線速度為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
本發明提供一種鎳基納米晶軟磁薄帶合金材料及其製備方法，該薄帶合金材料具有低的矯頑力。其製備方法工藝簡單，生產成本低，適於工業化生產。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Ta0.03％～0.05％，Nb0.01％～0.03％,Al2％～4％，Zn2％～4％,Gd4％～7％,Er0.01％～0.05％，Cu0.01％～0.05％，Os0.01％～0.05％，其餘為Ni。
文檔編號B22D11/06GK102839300SQ20121034847
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者孫銳, 鄭澤昌, 邱奕婷, 劉光宇, 陸陽平, 張詠, 林瑩瑩, 張金花 申請人:山西三益強磁業有限公司