Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带及其制备方法

摘要

本发明公开了一种Al-Bi-Ni-Sn系铁基非晶合金薄带，其特征在于：其组成各元素的原子百分比为：Al4-6、In0.2-0.5、As0.05-0.08、Hf0.08-0.12、Bi2.5-2.8、Ni1.8-2.1、Sn1.0-1.2、Fe余量。本发明制备非晶带材与常规的非晶带材制备方法相似，本申请以Al-Bi-Ni-Sn为基础掺杂材料，添加In、As等其它成分，优化热处理工艺，明显改善非晶合金带材的应力分配，使得本发明非晶合金材料具有优良的韧性、良好的塑性、优异的软磁性能和良好的非晶形成能力，可广泛应用于各种非晶薄带圆环材料。

说明书

技术领域

本发明涉及磁性功能材料领域，特别涉及一种性能优良的铁基非晶态合金薄带及其制备方法，可广泛用于各种非晶薄带圆环材料。

背景技术

现有变压器磁芯多采用硅钢片制作，其虽然具有较高的饱和磁感(2.0T)，但中频损耗大，能耗高。非晶合金开始用于变压器非晶薄带圆环材料，但其饱和磁感小于硅钢，应用受限，因此，开发一种具有高饱和磁感和低中频损耗的非晶合金薄带材料，是变压器非晶薄带圆环材料的研究重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带及其制备方法，其具有高饱和磁感和低中频损耗。

本发明提供了如下技术方案：

一种Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带，其特征在于：其组成各元素的原子百分比为：Al 4-6、In0.2-0.5、As0.05-0.08、Hf0.08-0.12、Bi2.5-2.8、Ni1.8-2.1、Sn1.0-1.2、Fe余量。

所述的Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带的制备方法，包括按各元素原子百分比配料，加热到1200-1500℃，熔化并制备成熔融合金；在CO2 和N₂混合气氛保护下，将熔融合金喷射到铜辊上快速急冷，得到非晶态合金薄带并卷绕成圆环；混合气氛的比例CO2 ：N₂=1：2-3；其特征在于：其特征在于：将得到的非晶薄带圆环放在热处理炉中，抽真空后至小于10Pa，再充氮气至0.4-0.5MPa，以6-8℃/分钟速率，升温至320-350℃，保温45-55分钟；再在热处理炉中放置所述非晶薄带圆环的部分外加直流磁场，磁场大小30-50Oe；再以7-10℃/分钟速率，升温至450-480℃后，调整磁场大小70-90Oe，保温20-25分钟；停止加热，待非晶薄带圆环冷却至120℃以下，从热处理炉取出。

本发明制备非晶带材与常规的非晶带材制备方法相似，本申请以Al-Bi- Ni-Sn为基础掺杂材料，添加In、As等其它成分，优化热处理工艺，明显改善非晶合金带材的应力分配，使得本发明非晶合金材料具有优良的韧性、良好的塑性、优异的软磁性能和良好的非晶形成能力，可广泛应用于各种非晶薄带圆环材料。

具体实施方式

Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带，其组成各元素的原子百分比为：Al6、In0.25、As0.08、Hf0.08、Bi2.8、Ni2.1、Sn1.2、Fe余量。

Al-Bi- Ni-Sn系铁基非晶合金薄带的制备方法，包括按各元素原子百分比配料，加热到1200-1500℃，熔化并制备成熔融合金；在CO2 和N₂混合气氛保护下，将熔融合金喷射到辊速为22-28m/s 铜辊上快速急冷，得到宽度为5±0.2mm、厚度为28±5μm 的非晶薄带。将非晶薄带卷绕成圆环，内径1厘米，外径2.5厘米；混合气氛的比例CO2 ：N₂=1：2；本发明依次进行以下步骤：

将得到的非晶薄带圆环放在热处理炉中，抽真空后至小于10Pa，再充氮气至0.4-0.5MPa，以6-8℃/分钟速率，升温至320-330℃，保温45-50分钟；再在热处理炉中放置所述非晶薄带圆环的部分外加直流磁场，磁场大小40-50Oe；再以7-10℃/分钟速率，升温至450-480℃后，调整磁场大小80-90Oe，保温20-25分钟；停止加热，待非晶薄带圆环冷却至120℃以下，从热处理炉取出。

性能检测：

测试条件为磁感1.1T，频率为50Hz，记为P11/50。合金的饱和磁感应强度Bs 采用静态磁性能测量仪，以磁场为800A/m 下的磁感应强度作为合金的饱和磁感应强度Bs，合金的矫顽力Hc 采用B-H 磁滞回线测试仪测得。

本发明饱和磁感应强度Bs 为1.84T ，矫顽力Hc 在2.9A/m ，损耗P11/50 在0.30W/kg ，断裂应变εf 在0.028以上，韧脆转变温度TDB 均在150℃以上。