[其他]鐵基非晶態合金

在審

• 申請號: 101987000000412
• 申請日: 1987-02-02
• 公開（公告）號: CN87100412B
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發明（設計）人: 楊膺善;李志華;徐禮宇
• 申請（專利權）人: 冶金工業部鋼鐵研究總院
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 劉海明

本發明提供一種適于各種變壓器和旋轉電機鐵心應用的，磁性極優良的鐵基非晶態ＦｅＢＳｉＣ合金鋼帶，為此將合金中各成分的含量重新合理調配，使鐵的含量低于８０％（原子），同時盡量減少硅的含量，為的是增加硼的含量，并且使非晶化元素硼、硅和碳含量的總和大于２０％（原子），鐵、硼、硅和碳含量相加為１００％（原子），從而致使合金鋼帶最終磁性大幅度提高，淬火急冷噴制鋼帶合格率明顯提高，鋼帶表面質量明顯改善。

本發明屬于一種鐵基非晶態合金，特別是一種高飽和磁化強度的，并具有極優良使用磁性能的，適于各種配電變壓器、電源變壓器和旋轉電機等鐵心用的鐵基非晶態合金鋼帶。

自從非晶態金屬磁性材料問世以來，鐵基非晶態軟磁合金受到了人們的極大注意。這種合金為帶材，厚度一般為幾十個微米，其制造方法也很簡單，將按要求組分配制好的原材料，用通常的感應爐在一個下端有縫的坩堝中熔化，熔化后的鋼液在一定氣壓下被噴吹到一個或兩個高速旋轉的冷卻輥上，淬火急冷成帶材。用這種淬火急冷方法制得的鐵基Fe₈₀B₂₀非晶合金鋼帶，由于它具有很高的飽和磁化強度，4πMs為1.57-1.61忒斯拉，再加上鋼帶本身非晶狀態的固有特點-鐵心損耗是晶態材料的1/5-1/10，所以可以說這種鐵基非晶態合金鋼帶的出現是各種變壓器和旋轉電機鐵心材料的一大突破。但是由于Fe₈₀B₂₀非晶態合金鋼帶的晶化溫度（Tx）和居里溫度（To）都較低，帶材的組織和磁性熱穩定性就較差。同時這種高硼鐵基帶材的材質很脆、延展性和彎曲性也差，使用時成型困難，限制了鋼帶的實際使用。要改善上述性能、使這種磁性優良的非晶鋼帶投入實踐使用，研究人員普遍認為除硼以外，同時向合金中添加幾種類金屬（非晶化元素），如硅、碳、磷、硫和鋁等是一種有效的方法。為此西德專利（DE2915765，1979年）同時在鐵中添加了硅、硼、碳、鋁、磷等元素，但是添加的硅達到5-20（原子%，本文中以下都為原子百分數），用如此高的硅含量代替合金中的硼，甚至完全取代硼，對合金帶材的磁性是有害的。因為任何類金屬添加到鐵中去都會降低合金在絕對零度時的飽和磁化強度Ms（O），而硅原子對鐵的Ms（o）降低尤為嚴重，這是根據能帶理論的剛帶電子轉移模型，每個硅原子可以提供兩個電子填充到鐵的能帶中去，與硼比較硅就多提供一個填充電子，這樣從對鐵的原子磁矩的降低來看，硅的影響比硼大一倍，合金中硅的含量越高，影響也越大。另外硅的含量太高也會造成急冷噴制困難。美國專利（US4298409，1981年）同時在鐵中添加硼、硅和碳形成FeBSiC非晶鐵基合金鋼帶，合金中硅的含量并不多，而硼的含量卻太低了，只為12.5-14.5，所以致使合金中非晶化元素總的含量不足，合金的晶化溫度就較低，不利于最終退火時溫度的提高，限制了鋼帶最終磁性的改善。同時該專利的合金中鐵的含量都相當高，都控制在80以上，在非晶化元素不足的情況下，淬火急冷噴制鋼帶就較困難，鋼帶的合格率就會下降。

為了克服上述已有技術的鐵點和不足，提供一種適于各種變壓器和旋轉電機鐵心應用的，磁性極優良的鐵基非晶FeBSiC合金鋼帶，將合金中各成分的含量調配得更合理，使鐵的含量低于80，盡量減少硅的含量，來增加合金中硼的含量，并且使硼、硅和碳含量的總和大于20，鐵、硼、硅和碳含量相加為100，從而達到致使合金鋼帶最終磁性大幅度提高，淬火急冷噴制鋼帶合格率明顯增加，并鋼帶質量優異的目的。

本發明提供一種與已有技術相比具有低鐵，低硅和高硼含量的FeBSiC高飽和磁化強度的鐵基非晶態合金鋼帶。其制造方法與通常的非晶態軟磁合金鋼帶的制造方法一樣，將按要求成分配制好的原材料，用通常的感應電爐在一個下端有縫的坩堝中熔化，熔化后的鋼液在一定的氣壓下被噴吹到一個或兩個高速旋轉的冷卻輥上，淬火急冷成帶材，最后將此帶材在低于鋼帶的晶化溫度Tx和居里溫度Tc的盡量高的溫度下，并具有外加磁場的條件下進行最終退火，消除鋼帶在噴制過程中形成的內應力和使鋼中的原子對呈磁有序狀態排列，發揮出合金的最佳磁性。