一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金及其制备方法.pdf

本发明涉及一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金。本发明的铁基大块非晶合金成分(原子百分含量)为：Fe 40～63％；Nd 30～37％；Al 4～10％；B 2～8％；Dy 0.5～6％。制备过程如下：(1)按上述合金配方配料，用真空非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼，熔炼电流密度为100～220A/cm2，并将母合金翻身熔炼数次；(2)浇注采用铜模负压吸铸法，制得具有硬磁性的铁基大块非晶合金。本发明的磁性合金的矫顽力显著提高，最高矫顽力可达jHc≈500kA/m。

1.  一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金，其特征在于该合金的成分，以原子百分含量计为：
Fe   40～63％
Nd   30～37％
Al   4～10％
B    2～8％
Dy   0.5～6％。

2.  一种用于权利要求1所述的具有硬磁性的铁基大块非晶合金的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：
a.将工业纯金属原料Fe、Nd、Al、Dy以及FeB合金，按Fe基大块非晶合金成分以原子百分含量计为：Fe 40～63％、Nd 30～37％、Al 4～10％、B 2～8％、Dy 0.5～6％进行配料，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为100～220A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼3～5次；
b.采用铜模负压吸铸法浇注，制得具有硬磁性的铁基大块非晶合金。

一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金，属磁性合金材料技术领域。
背景技术
自1960年Duwez等人首次采用喷枪法获得非晶态Au₇₀Si₃₀合金以来，非晶态合金在理论研究与工程应用方面得到了长足的发展。非晶态合金在发展的初期，均需要通过熔体快淬的方法来获得。因为需要非常高的冷却速率(10⁵K/s以上)，非晶态合金的三维尺寸受到很大的限制，只能获得很薄或很细的片、丝和粉末状非晶合金。这使得非晶在实际应用时受到了很大的限制。
为了克服非晶合金材料的形状和尺寸的限制，人们在近十余年来为制备大块非晶合金作出了不懈的努力。近年来，在三维大尺寸块状非晶合金的研究领域取得了较大突破，利用Zr-Al-Ni-Cu系母材制备了直径达15mm的非晶棒材，用Pd-Ni-P系母材制备了直径达75mm的非晶棒材。
1995年，人们制备出了大块的Nd基非晶合金，其很好的非晶形成能力以及在室温下表现为硬磁性，引起了很多研究者的注意。但是Nd基大块非晶的饱和磁化强度很低，在一定程度上限制了应用。
1995年，日本的东京大学Inoue课题组发现了Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Ge，Si)体系的铁基大块非晶，并在1997年用铜模铸造法制备出Fe-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb)-B非晶合金，这些合金都具有一定的软磁性能。从1998年起，张伟等人在Fe-Co-Nd-B的体系中加入了少量的Dy，使其过冷液相区变宽，大块非晶形成能力增强，并且加入Dy后，材料硬磁性性能加强，或者在室温条件下表现为软磁性，而在退火后使其具有了硬磁性。他们还尝试了Fe_90-x-yCo_xLn_yB₂₀(Ln＝Nd，Sm，Tb or Dy)体系，大块非晶的尺寸大约为0.5～1.0mm，其中Fe_66.5Co₁₀Pr_3.5B₂₀的尺寸为0.75mm，在退火后使其具有了较强的硬磁性。在有报道的Fe基大块非晶合金中，最好的硬磁性结果为矫顽力jHc＝263kA/m。
2005-2006年期间，J.M.Park等人报道Fe-Nb-B-Y(Zr，Co)具有很好的非晶形成能力和软磁性。2006年，台湾T.S.Chin报道三元体系Fe-B-Y，在很大范围内可以形成非晶，并具有软磁性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。
一种具有硬磁性的铁基大块非晶合金，其特征在于该合金的成分，以原子百分含
量计为：
Fe   40～63％
Nd   30～37％
Al   4～10％
B    2～8％
Dy   0.5～6％。
上述铁基大块非晶合金的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：
a.将工业纯金属原料Fe、Nd、Al、Dy以及FeB合金按Fe基大块非晶合金成分，以原子百分含量计为：Fe 40～63％、Nd 30～37％、Al 4～10％、B 2～8％、Dy0.5～6％进行配料，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为100～220A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼3～5次；
b.采用铜模负压吸铸法浇注，制得具有硬磁性的铁基大块非晶合金。
本发明中所用的原料为纯金属Fe、Nd、Al、Dy以及FeB中间合金。
本发明的合金具有较好的非晶形成能力，以及在室温下表现为优良的硬磁性，其矫顽力jHc≈500kA/m。这个磁性能的测试结果，比文献中所报道的采用铜模负压吸铸法所得到的其它体系的Fe基大块非晶合金具有更大的矫顽力。
本发明的特点是：1)特殊的合金配方；2)使用非常简单的工艺方式，得到具有较大尺寸的具有良好硬磁性的Fe基大块非晶合金。
本发明具有较好的硬磁性，可以广泛用于信息、通讯、计算机等领域的磁性器件。这种具有硬磁性的Fe基大块非晶合金由于其简便的工艺，可以克服现有磁性材料加工工艺复杂、元件尺寸受限制的问题，使应用领域进一步扩大。
附图说明
图1为本发明的铁基大块非晶合金在室温下的磁滞回线图。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
实施例1
本实施例的具有硬磁性的铁基大块非晶合金的成分(原子百分含量)为：Fe 52％、Nd 37％、Al 6％、B 4％、Dy 1％。制备过程和步骤如下：将工业纯金属原料Fe、Nd、Al、Dy以及FeB合金按本实施例的Fe基大块非晶合金成分配制20克，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为150A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼4次；采用铜模负压吸铸法浇注，得到尺寸为1mm×10mm×80mm的块体非晶合金。
本实施例中所制得的铁基大块非晶合金在室温下的磁性能，见附图1。从附图中可看出本发明的铁基大块非晶合金的矫顽力jHc≈500kA/m，其室温磁性能大大优于现有报道的铁基大块非晶合金的磁性能。
实施例2
本实施例的具有硬磁性的铁基大块非晶合金的成分(原子百分含量)为：Fe 57％、Nd 30％、Al 4％、B 6％、Dy 3％。制备过程和步骤如下：将工业纯金属原料Fe、Nd、Al、Dy以及FeB合金按本实施例的Fe基大块非晶合金成分配制30克，然后用真空非自耗电弧炉在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流密度为200A/cm²，将熔炼合金翻身熔炼4次；采用铜模负压吸铸法浇注，得到尺寸为1mm×10mm×80mm的块体非晶合金。
本实施例中所制得的铁基大块非晶合金的矫顽力jHc≈436kA/m，大大优于现有报道的铁基大块非晶合金的矫顽力。