一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料及其制备方法，高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料含有以下组分：0

【技术实现步骤摘要】
一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，军用及民用无人机、牵引变压器、轻型医疗设备等轻型市场对电子器件的设计要求不断提高，电子器件逐步向轻量化、微型化、高效率的方向快速发展，这要求应用在器件中的软磁材料具有较高的饱和磁感、高磁导率、低损耗、轻质量等优异性能。
[0003]目前应用比较广泛的传统晶态软磁材料主要分为电工纯铁、硅钢、Fe
‑
Ni合金、Fe
‑
Co合金、软磁铁氧体、非晶软磁合金等。各系列软磁合金优点及应用范围如下：
[0004]电工纯铁：特点是饱和磁感高、价格低廉、加工性能好。然而由于电工纯铁电阻率低，交变磁场下涡流损耗大，一般不适合在交流磁化条件下使用。主要应用于直流磁化场合，如直流电机、铁芯、磁导体等。
[0005]硅钢：在纯铁中加入硅后，随着Si含量增加，电阻率ρ显著增加，且降低磁晶各向异性常数K1，但饱和磁感会下降，热导系数降低。且添加Si元素后合金硬度增加、脆性增大，Si含量超过3.5wt％时冷轧较为困难，超过5wt％时延伸率几乎为零，因此高硅钢的加工难度很大，工业应用较为困难。硅钢主要用于电机、变压器、继电器等铁芯中。
[0006]Fe
‑
Ni合金：铁镍合金与其他软磁材料相比，在弱磁场下具有较高的磁导率，较低的矫顽力，并具有很好的加工性能，但对应力比较敏感，饱和磁感较低(高镍合金饱和磁感基本在0.7T左右)。适用于在弱磁场中工作的器件。
[0007]Fe
‑
Co合金：铁钴合金具有比纯铁更高的饱和磁感，高磁感下相比其他软磁合金又具有较高的磁导率，但合金在常温下性脆导致冷加工困难，并且合金的电阻率很低，损耗较大，此外Co元素价格昂贵，成本很高。该合金适合在强磁场下使用，主要用于制作极靴、电机转子或定子、电磁铁极头等。
[0008]软磁铁氧体：电阻率大，涡流损耗小，但饱和磁感应强度很小，适用于低功率高频磁性元件。
[0009]非晶软磁合金：不存在磁晶各向异性，具有比晶态合金更高的电阻率，对应力不敏感，具有耐蚀和高强度等特点。但是非晶材料的缺点是在较低的温度下会发生晶化，在更低的温度下会发生结构弛豫，导致其在长期使用条件下的工作温度不宜超过100～150℃。
[0010]通过上述对比可知，这些传统的软磁材料在某些性能方面难免存在短板，限制了材料的使用范围。例如，硅钢中添加Si虽可提高电阻率，使铁损降低，但同时也降低了饱和磁感；Fe
‑
Co合金具有高饱和磁感，但电阻率较低，成本昂贵，冷加工性能较差；Fe
‑
Ni合金在弱场下具有较高的磁导率、软磁铁氧体损耗较小，但这两种材料在较强磁场下极易达到饱和，且饱和磁感较小(铁镍软磁合金饱和磁感不超过1.6T，软磁铁氧体饱和磁感不超过0.5T)，不适用于高功率强磁场的应用环境；非晶软磁合金由于不存在磁晶各向异性，具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率等特点，但非晶材料的晶化温度较低，其工作温度不宜超过
100～150℃，制备技术要求较高。此外，Fe
‑
Co、Fe
‑
Ni等主流软磁合金的密度较大，通常超过8.0g/cm3，不利于电子器件的减重。
[0011]综上所述，针对目前传统软磁材料存在的问题，急需开发一种兼顾高饱和磁感、高磁导率、低铁损、轻质量等优异性能的软磁材料，并能够在现有常规冶金技术与加工水平下大批量生产，且成本低廉，能够满足目前高效轻型市场对软磁材料的使用需求。

技术实现思路

[0012]为此，本专利技术实施例提供一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料及其制备方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0014]第一方面，本专利技术实施例提供了一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，含有以下质量百分比的组分：
[0015]0‑
5.0wt％Co，2.0
‑
6.0wt％Si，0
‑
4.0wt％Cr，0
‑
2.0wt％Mo，0
‑
2.0wt％Al，0
‑
0.06wt％C，余量为Fe。
[0016]优选地，Al和Si的质量百分比之和≥3.0wt％。
[0017]优选地，Co和Cr的质量百分比之和≤6.0wt％。
[0018]优选地，含有以下质量百分比的组分：
[0019]2.0
‑
4.0wt％Co，2.5
‑
4.0wt％Si，1.0
‑
3.0wt％Cr，0
‑
0.5wt％Mo，0
‑
2.0wt％Al，0
‑
0.03wt％C，余量为Fe。
[0020]优选地，高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料的饱和磁感≥2.0T，电阻率≥0.55
×
10
‑6Ω
·
m。
[0021]优选地，高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料为单一α相组织。
[0022]优选地，高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料的密度≤7.7g/cm3。
[0023]第二方面，本专利技术实施例提供了上述高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1、按质量百分比称取以下原料：
[0025]0‑
5.0wt％Co，2.0
‑
6.0wt％Si，0
‑
4.0wt％Cr，0
‑
2.0wt％Mo，0
‑
2.0wt％Al，0
‑
0.06wt％C，余量为Fe；
[0026]S2、将S1中的所有原料混合并完全熔化后浇铸为合金铸锭；
[0027]S3、将合金铸锭进行锻造加工，得到热加工合金型材；锻造加工的加热温度为900
‑
1200℃；锻造加工的锻造比不低于3:1；
[0028]S4、将热加工合金型材进行热轧，获得冷带坯；热轧时的加热温度为900
‑
1100℃；
[0029]S5、将冷带坯冷加工至冷带半成品，在800
‑
1100℃的H2气氛下对冷带半成品以0.5
‑
2.0m/min的速度进行连续退火处理；
[0030]S6、对进行连续退火处理后的冷带半成品继续冷加工，得到高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料；高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料与冷带半成品相比的变形量为50
‑
98％。
[0031]优选地，还包括步骤S7，其具体为：
[0032]对高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料进行热处理，热处理温度范围为850
‑
1150℃，保温时间为2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，含有以下质量百分比的组分：0
‑
5.0wt％Co，2.0
‑
6.0wt％Si，0
‑
4.0wt％Cr，0
‑
2.0wt％Mo，0
‑
2.0wt％Al，0
‑
0.06wt％C，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，所述Al和Si的质量百分比之和≥3.0wt％。3.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，所述Co和Cr的质量百分比之和≤6.0wt％。4.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，含有以下质量百分比的组分：2.0
‑
4.0wt％Co，2.5
‑
4.0wt％Si，1.0
‑
3.0wt％Cr，0
‑
0.5wt％Mo，0
‑
2.0wt％Al，0
‑
0.03wt％C，余量为Fe。5.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，所述高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料的饱和磁感≥2.0T，电阻率≥0.55
×
10
‑6Ω
·
m。6.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，所述高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料为单一α相组织。7.根据权利要求1所述的一种高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料，其特征在于，所述高饱和磁感高磁导率铁基软磁材料的密度≤7.7g/cm3。8.一种权利要求1所述的高饱和磁感高磁导率铁基...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛佳宁，李重阳，徐明舟，杨帆，张荣，李振瑞，
申请(专利权)人：北京北冶功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：