CN103643179A - 降低非晶带材脆化度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低非晶带材脆化度的方法，该方法包括：配置母合金，在铁基合金中加入一定量的微量元素Zn配制合金，合金成分按照原子个数百分比计，化学成分表达式为：(Fe100-xZnx)aSibBc，其中，a、b、c、x的原子百分比含量分别为：78≤a≤82,8.5≤b≤10,10.5≤c≤12,8.5≤x≤10；熔炼母合金，在冶炼炉中熔炼母合金，采用单辊快速凝固的生产工艺制得非晶带材；将非晶带材在一定的温度下进行磁场热处理。本发明从带材制备过程中的成分设计及冶炼环节入手，首先确定使带材保持优良磁性能的主元素合金的成分范围，并在此基础上添加适量的微量元素，所制得的非晶带材在磁场热处理之后其脆化度显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及非晶带材领域,尤其涉及一种降低非晶带材脆化度的方法。
背景技术
非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合等性能，被称为是冶金材料学的一项革命。非晶合金是由超极冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。在以往数千年中，人类所使用的金属或合金都是晶态结构的材料，其原子三维空间内作有序排列、形成周期性的点阵结构。
铁基非晶合金是由80%Fe、20%Si及B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（其磁感应强度可达到1.54T），其磁导率、激磁电流和铁损等各方面也都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯,适合于10kHz以下频率使用。
由于非晶合金铁心配电变压器年平均低负载时节能效果明显，目前得到了广泛的认可。但非晶合金变压器有其固有的弱点，非晶合金材料硬而脆。尤其是经过热处理的铁基非晶态合金带材，脆化度特别高，铁基非晶态合金经过合适的热处理温度就会发生结构弛豫，材料本身内部结构的原子要发生微小的结构重排，使内部结构更加稳定，经过热处理的铁基非晶合金内应力降低，会出现严重的脆化现象。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题,提供了一种降低铁基非晶带脆化度的有效方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种降低非晶带材脆化度的方法，其特征在于，所述方法包括：
配置母合金，在铁基合金中加入的微量元素Zn配制合金，所述合金成分按照原子个数百分比计，其化学成分表达式为：(Fe100-xZnx)aSibBc，其中，a、b、c、x的原子百分比含量分别为：78≤a≤82,8.5≤b≤10,10.5≤c≤12,8.5≤x≤10；
在冶炼炉中熔炼所述母合金；
采用单辊快速凝固的生产工艺将熔炼后的所述制得非晶带材；
将所述非晶带材在340-360℃温度下进行磁场热处理。
进一步的，所述方法还包括，非晶带材在磁场热处理退火后测试其铁损及激磁功率。
进一步的，所述方法还包括，将所述磁场热处理后的非晶带材进行脆化测试。
进一步的，所述进行脆化测试具体为：取出磁场热处理后所述的非晶带材,在行星式球磨机中球磨1个小时,分别用300目筛过筛,计算所述非晶带材的过筛率。
本发明带来的有益效果是：本发明从带材制备过程中的成分设计及冶炼环节入手，首先确定使带材保持优良磁性能的主元素合金的成分范围，并在此基础上添加适量的微量元素，所制得的非晶带材在磁场热处理之后其脆化度显著降低。
附图说明
图1为本发明一实施例降低非晶带材脆化度方法的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示是本发明一实施例中降低非晶带材脆化度方法的流程图，如图所示，本发明具体包括以下步骤：
步骤101、配置母合金，在铁基合金中加入一定量的微量元素Zn配制合金，所述合金成分按照原子个数百分比计，其化学成分表达式为：(Fe100-xZnx)aSibBc，其中，a、b、c、x的原子百分比含量分别为：78≤a≤82,8.5≤b≤10,10.5≤c≤12,8.5≤x≤10。
本发明提供的一种降低非晶带材脆化度的方法是在带材母合金冶炼过程中加入适量的Zn，得到较低脆化度的非晶带材，加入Zn使带材的脆化度降低的原因是因为Zn对于Al和Ti来说其亲和力比较高，因为在原材料中保证不了使用不含Al和Ti的纯铁，而这两种元素严重影响带材的韧性，使带材热处理后严重脆化。Zn可以减少这两种元素在带材表面富集。从而降低带材脆性。
步骤102、熔炼母合金，在冶炼炉中熔炼母合金，采用单辊快速凝固的生产工艺制得非晶带材。
步骤103、将所述非晶带材在一定的温度下进行磁场热处理。测试退火后非晶带材的铁损及激磁功率.
在本发明一实施例中，取两组a、b、c和x的取值，其分别为78.8、9.4、11.7、8.5和78.8、9.4、11.7、9，经过本发明降低非晶带材脆化度的方法设计合金成分，经冶炼炉冶炼后在非晶带设备中喷成厚度为23-28μm的非晶带材，分别对其标号为1和2。同时，将未采用本发明降低非晶带材脆化度的方法制成的非晶带材作为对比，其标号为3。并且将上述的三组非晶带材在磁场热处理后,在行星式球磨机中球磨1个小时,分别用300目筛过筛,计算三组非晶带材的过筛率。表1中显示了本发明降低非晶带材脆化度的方法加入合金元素制成的非晶带材与没有采用本发明方法而未加入合金元素的非晶带材相比过筛率低，即其脆化度降低。
表1
| 带材序号 | 合金成分 | 过筛率 |
| 1 | (Fe91.5Zn8.5)78.8Si9.4B11.7 | 86 |
| 2 | (Fe91Zn9)78.8Si9.4B11.7 | 85 |
| 3 | Fe78.8Si9.4B11.7 | 91 |
在采用本发明降低非晶带材脆化度的方法与对比例中，表3显示了二者的磁性能相当。也就是说采用本发明降低非晶带材脆化度的方法并不会影响到非晶带材的磁性能。
表2
| 带材序号 | Pe/（VA/kg） | P/（W/kg） |
| 1 | 0.18 | 0.156 |
| 2 | 0.81 | 0.161 |
| 3 | 0.184 | 0.157 |
从以上数据可以看出，本发明的非晶带材具有与普通合金成分非晶带材性相关的磁性能，脆化度也低于未采用本发明降低非晶带材脆化度方法的一般非晶带材。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种降低非晶带材脆化度的方法，其特征在于，所述方法包括：
配置母合金，在铁基合金中加入的微量元素Zn配制合金，所述合金成分按照原子个数百分比计，其化学成分表达式为：(Fe100-xZnx)aSibBc，其中，a、b、c、x的原子百分比含量分别为：78≤a≤82,8.5≤b≤10,10.5≤c≤12,8.5≤x≤10；
在冶炼炉中熔炼所述母合金；
采用单辊快速凝固的生产工艺将熔炼后的所述制得非晶带材；
将所述非晶带材在340-360℃温度下进行磁场热处理。
2.根据权利要求1所述的降低非晶带材脆化度的方法，其特征在于，所述方法还包括，非晶带材在磁场热处理退火后测试其铁损及激磁功率。
3.根据权利要求1所述的降低非晶带材脆化度的方法，其特征在于，所述方法还包括，将所述磁场热处理后的非晶带材进行脆化测试。
4.根据权利要求1或3所述的降低非晶带材脆化度的方法,其特征在于,所述进行脆化测试具体为：取出磁场热处理后所述的非晶带材,在行星式球磨机中球磨1个小时,分别用300目筛过筛,计算所述非晶带材的过筛率。
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