非晶纳米晶软磁材料及其制备方法和用途、非晶带材、非晶纳米晶带材及非晶纳米晶磁片

摘要

本发明提供了非晶纳米晶软磁材料及其制备方法和用途、非晶带材、非晶纳米晶带材及非晶纳米晶磁片。所述软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子，所述非晶基体相包括Fe、Si和B，所述细晶粒子包括金属碳化物。所述制备方法包括：(1)将配方量的原料配好后，制备得到非晶合金；(2)在保护性条件下，对步骤(1)所述非晶合金进行两阶段晶化，冷却后得到所述软磁材料，第二阶段的晶化温度高于第一阶段的晶化温度。本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力，且磁损耗较低。

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料领域，涉及软磁材料及其制备方法和用途、非晶带材、软磁带材以及软磁磁片，尤其涉及非晶纳米晶软磁材料及其制备方法和用途、非晶带材、非晶纳米晶带材及非晶纳米晶磁片。

背景技术

软磁材料是一类易于磁化也易于退磁的常用功能材料，它具有高磁导率、低矫顽力、磁滞小、损耗低等优良的磁应用特性，在电力、电子和电机等工业领域都有着广泛的应用。自19世纪至今，软磁材料已经相继发展出电工纯铁、硅钢、坡莫合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金、软磁铁氧体、非晶及纳米晶软磁合金等一系列材料体系。其中，纳米晶软磁合金的研究始于1988年日本日立金属公司Yoshizawa等人发现的Fe-Si-B-Nb-Cu合金体系，该合金体系被发现具有高磁导率、低损耗、高电阻率以及较高的饱和磁感应强度等优异的性能，同时其制造工艺简单，成本低廉，因而引起了研究人员的广泛关注。

目前，常用的铁基纳米晶软磁合金通常包括Fe-Si-B-P-Cu合金体系以及Fe-Si-B-Nb-Cu合金体系，然而，在目前的生产工艺以及合金配方中，往往难以较为容易的获得同时具有较高的饱和磁感应强度和较低的矫顽力的铁基纳米晶软磁合金。

由此可见，目前，对铁基纳米晶软磁合金来说，如何平衡各合金体系的饱和磁感应强度和矫顽力，同时降低工艺难度，降低成本，是研究人员致力于解决的一大难题。

CN104538144A公开了一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法，该方法中软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni_{(100-a-b-c-d-e)}Cr_aSi_bFe_cGd_dB_e，其中：a＝5-8，b＝3-4，c＝27-35，d＝0.5-1，e＝4-6，该方法包括如下步骤：(1)熔铸母合金，(2)制备非合金带，(3)热处理，(4)制备软磁材料成品。

CN103924158A公开了一种铁铝基软磁材料的制备方法，该方法中软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Fe_1-x-yAl_xCr_y)_1-a-b-c(Si_1-zB_z)_a(Pr_1-wDy_w)_bZr_c，其中w＝0.3-0.6，x＝0.25-0.35，y＝0.1-0.15，z＝0.15-0.25，a＝0.13-0.15，b＝0.04-0.06，c＝0.02-0.03，该方法包括如下步骤：(1)熔炼合金，(2)制备合金带，(3)制粉，(4)热处理。

CN109295385A公开了一种低损耗纳米晶合金软磁材料及其制备方法，该方法通过优化合金配方设计，在国标牌号1K107合金成份的基础上通过添加V、N及少量稀土元素M。经配料、炼钢制备母合金、二次重熔后利用单辊熔体急冷法制备出FeCuNbVSiBNM铁基纳米晶合金薄带。

但是上述方法均存在着饱和磁感应强度和矫顽力无法平衡的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供非晶纳米晶软磁材料及其制备方法和用途、非晶带材、非晶纳米晶带材及非晶纳米晶磁片。本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力，同时降低工艺难度，降低成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种非晶纳米晶软磁材料，所述软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子，所述非晶基体相包括Fe、Si和B，所述细晶粒子包括金属碳化物。

本发明提供的非晶纳米晶软磁材料属于铁基软磁合金，其中细晶粒子在非晶基体相和纳米晶相中弥散分布。

本发明提供的非晶纳米晶软磁材料结构适宜，因为细晶粒子的存在，使得纳米晶相的粒径极小，且因为细晶粒子本身尺寸极小，其对纳米晶软磁材料中的磁畴偏转以及畴壁移动的阻碍作用非常小。因此本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力。另外，在本发明提供的非晶纳米晶软磁材料中，由于细晶粒子可以对纳米晶相的晶界进行钉扎，抑制晶界的位移，进而抑制纳米晶相的长大，最终获得的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级，从而可以使得最终形成的非晶纳米晶软磁材料具有较低的损耗。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe_aSi_bB_cCu_dM_e(XC)_f，其中M包括P、Ta、W、Mo、Ge、Zr、Hf或Y中的任意一种或至少两种的组合，X为Nb和/或V，1≤b≤15，例如b可以为1、3、5、7、9、11、13或15等，2≤c≤10，例如c可以为2、4、6、8或10等，0.5≤d≤3，例如d可以为0.5、0.7、0.9、1、1.5、2、2.5或3等，0≤e≤8，例如e可以为0、1、2、3、4、5、6、7或8等，0.1≤f≤1，例如f可以为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8或1等，且a+b+c+d+e+f＝100。

这里的a、b、c、d、e、f分别表示各对应组分的原子百分含量，其中对于XC，将XC视作一个整体“原子”来看。

优选地，所述非晶基体相还包括Cu。此外，可能有微量的X元素、C元素存在于非晶基体相中。

优选地，所述非晶基体相还包括M，M包括P、Ta、W、Mo、Ge、Zr、Hf或Y中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：P和Ta的组合，Ta和W的组合，Mo和Ge的组合，Zr和Hf的组合等。

优选地，所述纳米晶相包括α-Fe。纳米晶主要由α-Fe组成，可能有微量的其他非晶纳米晶软磁材料组成元素在α-Fe的晶胞空隙中。

优选地，所述金属碳化物为XC，XC可以为NbC、VC中的至少一种，优选为NbC。其中，X包括但不限于Nb和/或V。NbC、VC等可以实现对α-Fe纳米晶相的晶界进行钉扎，抑制晶粒的长大。

在存在少量含N杂质的情况下，细晶粒子中可能出现微量的碳氮化铌(NbNC)和/或碳氮化钒(VNC)，另外Cu或M元素也可能有微量形成了细晶，但是细晶主要是由XC组成的。

在本发明提供的材料体系中，由于M元素、Cu元素等的添加，可以改善非晶纳米晶软磁材料的非晶形成能力，使得在非晶合金制造过程中可以获得完全非晶态的非晶合金，进而保证在对非晶合金进行晶化后获得较为均匀的纳米晶相，进一步平衡非晶纳米晶软磁材料的饱和磁感应强度和矫顽力。

另外，Cu能够在非晶基体相中团聚形成大量弥散分布的团聚点，这些团聚点则作为α-Fe纳米晶相晶化析出的形核点，增加α-Fe纳米晶相晶化析出的形核数量，从而进一步减小最终形成的α-Fe纳米晶相的尺寸，以平衡非晶纳米晶软磁材料的饱和磁感应强度和矫顽力。

作为本发明优选的技术方案，所述纳米晶相的平均粒径在30nm以下，例如30nm、28nm、25nm、23nm、20nm、18nm、15nm、12nm或10nm等，优选为10nm-20nm。

优选地，所述细晶粒子的平均粒径在10nm以下，例如5nm、6nm、7nm或8nm等，优选为5nm-8nm。

优选地，所述非晶纳米晶软磁材料中，纳米晶相的原子百分含量为70at％-80at％，例如70at％、72at％、74at％、76at％、78at％或80at％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述非晶纳米晶软磁材料中，细晶粒子的原子百分含量为0.1at％-1at％，例如0.1at％、0.2at％、0.5at％、0.8at％、0.9at％或1at％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。对于细晶粒子中的XC，所述原子百分含量中，将XC视作一个整体“原子”来看。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述非晶纳米晶软磁材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将配方量的原料配好后，制备得到非晶合金；

(2)在保护性条件下，对步骤(1)所述非晶合金进行两阶段晶化，冷却后得到所述非晶纳米晶软磁材料，第二阶段晶化的晶化温度高于第一阶段晶化的晶化温度。

步骤(2)在第一阶段下进行晶化时，由于保温温度较低(低于非晶合金的第一个晶化峰的起始温度)，因而Fe不会发生相变，即α-Fe纳米晶相不会发生晶化析出，细晶粒子(NbC相、VC相等)因保温温度而造成细晶粒子(NbC相、VC相等)在非晶基体中的固溶度降低，细晶粒子(NbC相、VC相等)逐渐从非晶基体中发生固溶析出，由于保温温度较低，细晶粒子(NbC相、VC相等)熟化不明显，细晶粒子(NbC相、VC相等)的尺寸可保持在几纳米，且弥散分布于非晶基体中。

步骤(2)在第二阶段下进行晶化时，α-Fe纳米晶相开始析出并长大，但由于弥散分布的细小的细晶粒子(NbC相、VC相等)对晶界的钉扎作用，阻碍晶界的位移，抑制α-Fe纳米晶相长大，最终获得的α-Fe的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级，同时由于非晶纳米晶软磁材料中细晶粒子(NbC相、VC相等)尺寸较小，其对非晶纳米晶软磁材料中的磁畴偏转以及畴壁移动的阻碍作用非常小，因此非晶纳米晶软磁材料依然可以具有较高的饱和磁感应强度和较低的矫顽力，即非晶纳米晶软磁材料依然可以具有优异的软磁性能。

本发明中，当原料中使用碳源以及Nb源、V源等时，形成的NbC、VC等的固溶析出温度较低(低于500℃)，而α-Fe的晶化起始温度通常在500℃以上，因而在晶化过程中，NbC、VC等的固溶析出先于α-Fe的晶化，当α-Fe开始晶化时，NbC、VC等可以实现对α-Fe纳米晶相的晶界进行钉扎，抑制晶粒的长大。

本发明中，当原料中使用铜源时，在对非晶合金进行晶化以形成非晶纳米晶软磁材料的过程中，由于Cu通常在α-Fe纳米晶相的晶化析出前逐渐在呈非晶的基体相中团聚，形成大量弥散分布的团聚点，这些团聚点则作为α-Fe纳米晶相晶化析出的形核点，增加α-Fe纳米晶相晶化析出的形核数量，从而进一步减小最终形成的α-Fe纳米晶相的尺寸，以平衡非晶纳米晶软磁材料的饱和磁感应强度和矫顽力。

在本发明提供的材料体系中，由于M元素的添加，可以改善铁基非晶纳米晶软磁材料的非晶形成能力，使得在非晶合金制造过程中可以获得完全非晶态的非晶合金，进而保证在对非晶合金进行晶化后获得较为均匀的纳米晶相，进一步平衡铁基非晶纳米晶软磁材料的饱和磁感应强度和矫顽力。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)制备非晶合金的方法包括：

(11)在保护性条件下对配好的原料进行熔炼，得到合金液或合金锭；

(12)对步骤(11)所述合金液进行冷却，得到所述非晶合金；

或者，对步骤(11)所述合金锭重新熔化并进行冷却，得到所述非晶合金。

本发明中，采用先制备合金锭再对合金锭重新熔化后进行冷却的方法，可以使原料的分布更加均匀，优于直接使用合金液进行冷却的方法。

本发明提供的制备方法中，步骤(12)的冷却为急冷，即降温速度极快的冷却，这种急冷使得各成分在非晶合金形成过程因冷却速度非常快而固溶于呈非晶的基体相中。且步骤(12)制备的非晶合金可以为条带状、棒状、环状或丝状。

步骤(11)所述原料中，铁的原料为铁单质，铜的原料为铜单质，硅的原料为硅单质，其他元素的原料可以为该元素的铁合金，也可以为该元素的单质，根据现有技术进行选择即可。

优选地，步骤(11)所述原料的纯度大于99％，例如99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％或99.6％等。

优选地，步骤(11)所述保护性条件包括抽真空或充入保护性气体。

优选地，所述保护性气体包括氮气或氩气。

优选地，步骤(11)所述熔炼的温度为1300℃-1500℃，例如1300℃、1350℃、1400℃、1450℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(11)所述熔炼的方法包括电弧熔炼、中频感应熔炼或高频感应熔炼中的任意一种。

优选地，步骤(12)所述冷却的降温速率在10⁶℃/s以上，例如1×10⁶℃/s、2×10⁶℃/s、3×10⁶℃/s、4×10⁶℃/s、5×10⁶℃/s或6×10⁶℃/s等。该降温速度下的冷却属于急冷，适于在本发明提供的制备方法中使得各组分固溶于呈非晶的基体相中。

优选地，步骤(12)所述冷却的方法包括单辊急冷法、铜模吹铸法、铜模吸铸法或泰勒法，优选为单辊急冷法。采用单辊急冷法时，高温合金被喷射到室温的单辊上，急速冷却，可以很好地使各成分固溶于非晶机体相中。

优选地，步骤(2)所述保护性条件包括真空或保护性气体。

优选地，所述保护性气体包括氮气和/或氩气。

优选地，步骤(2)所述第一阶段的晶化温度为步骤(1)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下5℃-20℃，例如在步骤(1)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃或20℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中，如果第一阶段的晶化温度过高，会导致纳米晶相过早析出，而XC细晶粒子还不能有效抑制纳米晶粒长大；如果第一阶段的晶化温度过低，会导致XC细晶粒子不能大量析出，起不到抑制纳米晶粒长大的效果。

优选地，步骤(2)所述第一阶段在晶化温度下的保温时间为5min-30min，例如5min、10min、15min、20min、25min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述第二阶段的晶化温度为步骤(1)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上30℃-80℃，例如在步骤(1)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中，如果第二阶段的晶化温度过高，会导致对磁性能不利的其他第二相如Fe₂B等的析出，恶化磁性能；如果第二阶段的晶化温度过低，会导致纳米晶粒形成不完全，且纳米晶相含量较少，不能获得最佳的磁性能。

优选地，所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度通过差示扫描量热法测试得到。

本发明的制备方法中，可通过对所述非晶合金进行差示扫描量热(DSC)测试获得步骤(1)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度，该第一个晶化峰是在对非晶合金进行加热升温的条件下出现的第一个晶化峰。再用该第一个晶化峰的起始温度确定步骤(2)的第一阶段晶化温度和第二阶段晶化温度。

优选地，步骤(3)所述第二阶段在晶化温度下的保温时间为30min-60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(11)将配方量的纯度大于99％原料配好后，在抽真空和/或充入保护性气体条件下以1300℃-1500℃的温度熔炼成合金锭；

(12)对步骤(11)所述合金锭重新熔化后用单辊急冷法进行冷却，所述冷却的降温速率在10⁶℃/s以上，得到非晶合金；

(2)在抽真空或充入保护性气体条件下，将步骤(12)所述非晶合金在第一阶段的晶化温度下保温，之后在第二阶段的晶化温度下保温，冷却后得到所述非晶纳米晶软磁材料；其中，所述第一阶段的晶化温度为步骤(12)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下5℃-20℃，所述第一阶段在晶化温度下的保温时间为5min-30min；所述第二阶段的晶化温度为步骤(12)所述非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上30℃-80℃，所述第二阶段在晶化温度下的保温时间为30min-60min。

其中，也可以不在步骤(11)中熔炼得到合金锭，而是熔炼得到合金液，将该合金液在步骤(12)中直接浇注在单辊急冷设备中高速旋转的冷却辊上，以采用单辊急冷法对合金液进行冷却，得到非晶合金。但是这样不经过合金锭重新熔化的步骤而直接用合金液进行冷却的方法在原料的分布的均匀程度上不及先制备合金锭再对合金锭重新熔化后进行冷却的方法。

第三方面，本发明提供一种非晶带材，所述非晶带材由第二方面步骤(1)中所制备得到的非晶合金组成。

优选地，本发明提供的这种非晶带材包括含有Fe、Si、B的主体成分和含有金属碳化物的细晶成分，其中，细晶成分在所述非晶带中的原子百分比为0.1～1at％。

本发明提供的这种非晶带材包括以主体成分形成的非晶基体相，以及以细晶成分固溶于非晶相内形成的细晶粒子。

第四方面，本发明提供一种非晶纳米晶带材，所述非晶纳米晶带材由第一方面所述非晶纳米晶软磁材料组成。因为本发明提供的这种软磁带材就是由第一方面的非晶纳米晶软磁材料组成的，故其成分和微观结构与第一方面的非晶纳米晶软磁材料相同。

第五方面，本发明提供一种非晶纳米晶磁片，所述非晶纳米晶磁片由第一方面所述非晶纳米晶软磁材料制得。制备磁片的方法可以采用现有技术的方法，例如将第一方面所述非晶纳米晶软磁材料经裂片、贴片后得到。

第六方面，本发明提供一种如第一方面所述非晶纳米晶软磁材料的用途，所述非晶纳米晶软磁材料用于制备无线充电用隔磁片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的非晶纳米晶软磁材料中，由于非晶基体相和纳米晶相中分布有细晶粒子，因此，在制备非晶纳米晶软磁材料过程中，先形成的非晶合金中，各成分固溶于呈非晶态的非晶基体相中，对非晶合金进行晶化以得到软磁材料时，包括金属碳化物的细晶粒子则因固溶度降低而逐渐从非晶基体相中析出，并弥散分布于非晶基体相中，当出现于非晶基体相中的纳米晶相逐渐长大时，包括金属碳化物的细晶粒子则可以对非晶合金在晶化过程中阻碍纳米晶相的晶界移动，对纳米晶相的晶界具有钉扎作用，以抑制晶界的位移，进而抑制纳米晶相的长大，最终获得的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级的纳米晶相，因此，本发明提供的非晶纳米晶软磁材料具有独特的结构，即该非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相、纳米晶相以及细晶粒子，其中纳米晶相分布于非晶基体相中，细晶粒子分布于非晶基体相和纳米晶相中，获得非晶纳米晶软磁材料；同时，细晶粒子在对非晶合金进行晶化以得到非晶纳米晶软磁材料时固溶析出，并弥散分布于非晶基体相中，因而细晶粒子的粒径通常会极为细小，常为纳米级的细小粒子，其对非晶纳米晶软磁材料中的磁畴偏转以及畴壁移动的阻碍作用非常小，且由于细晶粒子的作用，使得非晶纳米晶软磁材料的纳米晶相的粒径也极为细小。由此可见，本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力，且磁损耗较低。

(2)本发明提供的非晶纳米晶软磁材料的制备方法中，将晶化步骤分为两步，先在较低温下使得细晶粒子从非晶合金中进行固溶析出，以得到粒径极小的细晶粒子，再在较高温下使得纳米晶相析出并长大，此时，利用细晶粒子对纳米晶相的长大进行阻碍，抑制纳米晶相的长大，最终获得的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级的纳米晶相，因此，与现有技术相比，可以在无需对晶化步骤中的升温速率提出较高甚至严苛的要求下，获得晶粒尺寸保持在较为细小的纳米级的纳米晶相，节省成本，操作简单，适于进行产业化大规模生产。

附图说明

图1为本发明实施例1和对比例1的制备方法中急冷后得到的非晶合金的XRD衍射图谱；

图2为本发明实施例1和对比例1的制备方法中急冷后得到的非晶合金的DSC曲线；

图3为本发明实施例1的制备方法中非晶合金晶化过程中NbC对晶粒的影响原理图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在抽真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

对制造得到的非晶合金进行XRD(X-ray diffraction，X射线衍射)检测，得到如图1中粗线所示的衍射图谱，衍射图谱中并没有尖锐的衍射峰出现，表明非晶合金确实呈非晶状态，并未晶化。

对制造得到的非晶合金进行DSC(Differential Scanning Calorimeter，差示扫描量热法)检测，得到如图2中粗线所示的DSC曲线，DSC曲线显示非晶合金具有2个晶化峰，其中第一个晶化峰的起始温度为448.16℃。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据图2中粗线所示的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为448.16℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至435℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下13.16℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上51.84℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

采用X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等方法对本实施例得到的非晶纳米晶软磁材料进行显微组织结构表征，结果如下：

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为19.28nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为6.8nm。

其他各实施例的结构表征方法与本实施例相同。

对实施例1中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

图3为本实施例中非晶合金晶化过程中NbC对晶粒的影响原理图。由该图可以看出，在步骤3中制得非晶合金，由于非晶合金制造过程中冷却速度非常快，细晶粒子(NbC相)固溶于非晶基体中。在步骤4中晶化的第一阶段，细晶粒子(NbC相)因保温温度而造成细晶粒子(NbC相)在非晶基体中的固溶度降低，细晶粒子(NbC相)逐渐从非晶基体中发生固溶析出，由于保温温度较低，细晶粒子(NbC相)熟化不明显，细晶粒子(NbC相)的尺寸可保持在几纳米，且弥散分布于非晶基体中，在此过程中，由于保温温度低于非晶合金的第一个晶化峰的起始温度，因而Fe不会发生相变，即α-Fe纳米晶相不会发生晶化析出。在步骤4晶化的第二阶段，α-Fe纳米晶相开始析出并长大，但由于弥散分布的细小的细晶粒子(NbC相)对晶界的钉扎作用，阻碍晶界的位移，抑制α-Fe纳米晶相长大，最终获得的α-Fe的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级。

对比例1

本对比例的非晶纳米晶软磁材料制备方法参照实施例1，区别在于，步骤1中，将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P₆合金成分进行配料；步骤4晶化仅进行一阶段晶化，晶化温度按照本对比例步骤3得到的非晶合金的第一个晶化峰的起始温度(449.44℃)为准进行计算，将非晶合金装入热处理炉中，在高真空保护下，以10℃/min的升温速率，将热处理炉的炉内升温至500℃，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将晶化后的非晶合金取出，空冷至室温。

本对比例的其他操作步骤的具体条件均与实施例1相同。

对本对比例步骤3得到的非晶合金进行XRD(X-ray diffraction，X射线衍射)检测，得到如图1中细线所示的衍射图谱，衍射图谱中并没有尖锐的衍射峰出现，表明非晶合金确实呈非晶状态，并未晶化。

对本对比例步骤3得到的非晶合金进行DSC(Differential ScanningCalorimeter，差示扫描量热法)检测，得到如图2中细线所示的DSC曲线，DSC曲线显示非晶合金具有2个晶化峰，其中第一个晶化峰的起始温度为449.44℃。

对对比例1中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例2

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₇₈Si₄B₉Cu₁P_7.8(NbC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在氮气氛围中，采用电弧熔炼1300℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为452.38℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在氮气保护下，将热处理炉的炉内升温至445℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下7.38℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上47.62℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至室温，然后取出，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₇₈Si₄B₉Cu₁P_7.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为17.17nm,细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为7.1nm。

对实施例2中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

对比例2

本对比例的非晶纳米晶软磁材料制备方法参照实施例2，区别在于，步骤1中，将纯度大于99％的原料按Fe₇₈Si₄B₉Cu₁P₈合金成分进行配料；步骤4晶化仅进行一阶段晶化，晶化温度按照本对比例步骤3得到的非晶合金的第一个晶化峰的起始温度(452.87℃)为准进行计算，将非晶合金装入热处理炉中，在高真空保护下，以10℃/min的升温速率，将热处理炉的炉内升温至500℃，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将晶化后的非晶合金取出，空冷至室温。

本对比例的其他操作步骤的具体条件均与实施例1相同。

对对比例2中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例3

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₃Si₂B₉Cu₁P_4.8(NbC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在氩气氛围下，采用电弧熔炼1500℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为412.73℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在氮气保护下，将热处理炉的炉内升温至400℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下12.73℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至460℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上42.27℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至室温，然后取出，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₃Si₂B₉Cu₁P_4.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为26.42nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为5.75nm。

对实施例3中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

对比例3

本对比例的非晶纳米晶软磁材料制备方法参照实施例3，区别在于，步骤1中，将纯度大于99％的原料按Fe₈₃Si₂B₉Cu₁P₅合金成分进行配料；步骤4晶化仅进行一阶段晶化，晶化温度按照本对比例步骤3得到的非晶合金的第一个晶化峰的起始温度(412.6℃)为准进行计算，将非晶合金装入热处理炉中，在高真空保护下，以10℃/min的升温速率，将热处理炉的炉内升温至460℃，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将晶化后的非晶合金取出，空冷至室温。

本对比例的其他操作步骤的具体条件均与实施例1相同。

对对比例3中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

对比例4

本对比例的非晶纳米晶软磁材料制备方法参照实施例3，区别在于，步骤1中，将纯度大于99％的原料按Fe₈₃Si₂B₉Cu₁P₅合金成分进行配料；步骤4晶化的第一阶段和第二阶段的晶化温度均按照本对比例步骤3得到的非晶合金的第一个晶化峰的起始温度(412.6℃)为准进行计算，本对比例第一阶段晶化温度低于本对比例第一个晶化峰的起始温度的具体数值与实施例3中第一阶段晶化温度和该实施例的非晶合金第一个晶化峰的起始温度的差值相同，本对比例第二阶段晶化温度高于本对比例非晶合金第一个晶化峰的起始温度的具体数值与实施例3中第二阶段晶化温度和该实施例的非晶合金第一个晶化峰的起始温度的差值相同。

本对比例的其他操作步骤的具体条件均与实施例3相同。

对对比例4中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例4

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_3.9Mo₂(NbC)_0.1合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Mo以钼铁合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在抽真空状态下，采用中频感应熔炼1400℃炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为449.53℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至435℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下14.53℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上50.47℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，然后取出，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_3.9Mo₂(NbC)_0.1，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu、P和Mo；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为17.96nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为6.6nm。

对实施例4中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例5

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu_0.8P₄Hf₂(NbC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Hf以铪铁合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在氩气气体中采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为447.26℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在氩气气体保护下，将热处理炉的炉内升温至430℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下17.26℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上52.74℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu_0.8P₄Hf₂(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu、P和Hf；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为17.17nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为6.6nm。

对实施例5中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例6

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu_0.8P₄Y₂(NbC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Y以钇铁合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在真空状态下，采用高频感应熔炼1450℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为448.33℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至435℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下13.3℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上51.7℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu_0.8P₄Y₂(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu、P和Y；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为17.7nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为6.8nm

对实施例6中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例7

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(VC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、V以钒铁合金、C以铁碳合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，抽真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为448.23℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至435℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下13.23℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上51.77℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至室温，然后取出，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(VC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为19.81nm；细晶粒子为VC，细晶粒子的平均粒径为6.7nm。

对实施例7中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例8

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_3.9Mo₂(VC)_0.1合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、P以磷铁合金、V以钒铁合金、C以铁碳合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在抽真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在106℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为449.38℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至435℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下14.38℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至500℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上50.62℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_3.9Mo₂(VC)_0.1，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu、P和Mo；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为19.28nm；细晶粒子为VC，细晶粒子的平均粒径为6.7nm。

对实施例8中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例9

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₇₆Si₁₃B₇Cu₁Zr_2.5(NbC)_0.5合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Zr以铁锆合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为504.65℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至485℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下19.65℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至560℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上55.35℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₇₆Si₁₃B₇Cu₁Zr_2.5(NbC)_0.5，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和Zr；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为11.36nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为8.3nm。

对实施例9中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

对比例5

本对比例的非晶纳米晶软磁材料制备方法参照实施例9，区别在于，步骤1中，将纯度大于99％的原料按Fe₇₆Si₁₃B₇Cu₁Nb₃合金成分进行配料；步骤4中，本对比例采用一次晶化过程，晶化温度均按照本对比例步骤3得到的非晶合金的第一个晶化峰的起始温度(505.89℃)为准进行计算，晶化温度高于本对比例非晶合金第一个晶化峰的起始温度的具体数值可以与实施例9中第二阶段晶化的晶化温度和该实施例非晶合金第一个晶化峰的起始温度的差值相同。本对比例的其他操作步骤的具体条件均与实施例9相同。

对对比例5中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例10

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₇₇Si₁₀B₈Cu₁Y_3.5(NbC)_0.5合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、Nb以铌铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Y以铁钇合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：将步骤2所述合金锭重新熔化后，通过单辊急冷法进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为486.66℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空下，将热处理炉的炉内升温至470℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下16.66℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至540℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上53.34℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到非晶纳米晶软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₇₇Si₁₀B₈Cu₁Y_3.5(NbC)_0.5，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和Y；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为13.74nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为7.9nm。

对实施例10中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例11

本实施例按照如下方法制备非晶纳米晶软磁材料：

1、配料：将纯度大于99％的原料按Fe₇₆Si₁₃B₇Cu₁Zr_2.8(VC)_0.2合金成分进行配料，其中B以硼铁合金、V以钒铁合金、C以铁碳合金的形式加入，Zr以铁锆合金的形式加入，其他元素均以单质形式加入。

2、熔炼：将配比好的原料装入熔炼炉的坩埚内，在抽真空状态下，采用电弧熔炼1400℃熔炼得到成分均匀的合金锭。

3、非晶合金制造：通过铜模吹铸法对步骤2所述合金锭进行急冷，急冷的降温速率在10⁶℃/s以上，得到条带状的非晶合金。

4、晶化：晶化包括第一阶段和第二阶段，其中：

第一阶段：根据测得的DSC曲线，确定非晶合金的第一个晶化峰的起始温度为503.58℃，则将非晶合金装入热处理炉中，在高真空或惰性气体保护下，将热处理炉的炉内升温至485℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下18.58℃)，并保温10min。

第二阶段：经第一阶段晶化后，将热处理炉的炉内升温至560℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上56.42℃)，并保温60min，然后关闭热处理炉，使经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金随炉冷却至150℃，然后将经第一阶段晶化和第二阶段晶化后的非晶合金取出，空冷至室温，得到铁基纳米软磁材料。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₇₆Si₁₃B₇Cu₁Zr_2.8(VC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和Zr；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为12.42nm；细晶粒子为VC，细晶粒子的平均粒径为8nm。

对实施例11中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例12

本实施例除了步骤4中晶化第一阶段的晶化温度为453℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上5.16℃)之外，其他所有的操作以及操作参数、原料配比等均与实施例1的非晶纳米晶软磁材料制备方法相同。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为22.98nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为7.5nm。

对实施例12中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例13

本实施例除了步骤4中晶化第一阶段的晶化温度为410℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以下38.16℃)之外，其他所有的操作以及操作参数、原料配比等均与实施例1的非晶纳米晶软磁材料制备方法相同。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为22.72nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为7.3nm。

对实施例13中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例14

本实施例除了步骤4中晶化第二阶段的晶化温度为460℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上11.84℃)之外，其他所有的操作以及操作参数、原料配比等均与实施例1的非晶纳米晶软磁材料制备方法相同。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P；纳米晶相为α-Fe，纳米晶粒长大不完全，平均粒径为10.39nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为5.8nm。

对实施例14中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

实施例15

本实施例除了步骤4中晶化第二阶段的晶化温度为560℃(非晶合金的第一个晶化峰的起始温度以上111.84℃)之外，其他所有的操作以及操作参数、原料配比等均与实施例1的非晶纳米晶软磁材料制备方法相同。

本实施例制备的非晶纳米晶软磁材料包括非晶基体相，分布于所述非晶基体相中的纳米晶相，以及弥散分布在所述非晶基体相和所述纳米晶相中的细晶粒子。所述非晶纳米晶软磁材料的分子式为Fe₈₀Si₄B₉Cu₁P_5.8(NbC)_0.2，其中非晶基体相包括Fe、Si、B、Cu和P，还含有一部分如Fe₂B等第二相；纳米晶相为α-Fe，纳米晶相的平均粒径为21.92nm；细晶粒子为NbC，细晶粒子的平均粒径为9.7nm。

对实施例15中晶化后得到的非晶纳米晶软磁材料进行磁性能测试，其结果如表1所示。

性能测试方法

采用振动样品磁强计(VSM)在室温条件下，测试各实施例和对比例制备的非晶纳米晶软磁材料的饱和磁感应强度。

采用软磁直流磁性能测量系统仪器在室温条件下，测试各实施例和对比例制备的非晶纳米晶软磁材料的矫顽力。

测试结果见下表：

表1

综合上述实施例和对比例可知，实施例1-11中，因为非晶纳米晶软磁材料的制备方法中晶化温度适宜，且各组分相互配合，纳米晶的粒径和细晶粒子的粒径均极为细小，且各组分的含量合适，使得本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力，且磁损耗较低。具体来讲，实施例1-11提供的非晶纳米晶软磁材料中，在对非晶合金进行晶化以形成非晶纳米晶软磁材料的过程中，以细晶成分细晶粒子因固溶度降低而逐渐从基体相中析出，并弥散分布于基体相和经晶化后形成的纳米晶相中，细晶粒子析出后的尺寸极小，纳米晶相的晶界在移动过程中遇到细晶粒子，细晶粒子对于晶界具有钉扎作用，可以抑制晶界的位移，进而抑制纳米晶相的长大，最终获得的纳米晶相的晶粒尺寸可保持在较为细小的纳米级，同时，由于非晶纳米晶软磁材料中细晶粒子的尺寸极小，其对非晶纳米晶软磁材料中的磁畴偏转以及畴壁移动的阻碍作用非常小。上述效果的综合作用，使得本发明提供的非晶纳米晶软磁材料能够平衡饱和磁感应强度和矫顽力。

实施例9-11和对比例5的非晶纳米晶软磁材料饱和磁感应强度相比其他实施例要偏低，这是因为实施例9-11和对比例5的非晶纳米晶软磁材料铁含量较低而硅含量较高，导致纳米晶相中的铁原子磁矩被大量非磁性硅原子稀释，从而降低了材料的饱和磁感应强度。

实施例12的晶化第一阶段温度过高，导致纳米晶相过早析出，而NbC细晶粒子还不能有效抑制纳米晶粒长大，影响产品性能。

实施例13的晶化第一阶段温度过低，导致NbC细晶粒子不能大量析出，起不到抑制纳米晶粒长大的效果，影响产品性能，导致矫顽力过大。

实施例14的晶化第二阶段温度过低，导致纳米晶粒形成不完全，且纳米晶相含量较少，不能获得最佳的磁性能。

实施例15的晶化第二阶段温度过高，导致对磁性能不利的其他第二相如Fe₂B等的析出，恶化磁性能。

对比例1-3没有加入组成XC的原料，且仅进行了一阶段晶化，这导致了对比例1-3得到的产品中没有足够多的细晶粒子，因而无法在晶化阶段对晶界进行有效钉扎，无法有效阻碍晶界的位移，无法有效抑制α-Fe纳米晶相长大，因此对比例1-3的产品性能无法达到相应实施例的优良程度。

对比例4虽然仅仅没有加入组成XC的原料导致无法形成金属碳化物，但是这已经使得对比例4无法产生足够多的的细晶粒子，虽然对比例4采用了和实施例3相同的两阶段晶化，但其产品性能依然无法达到实施例3的水平。

对比例5没有加入含C原料，虽然能够达到近似于实施例9的性能，但是其Nb需求量明显大于实施例9，这使得对比例5的成本显著提高。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。