一種具有較好塑性變形能力的鈷基塊體非晶及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種非晶合金，尤其涉及一種具有較好塑性變形能力的鈷基塊體非晶 軟磁合金，本發明還涉及該鈷基塊體非晶合金的制備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003] 非晶合金是由合金熔體連續快速冷卻而得到的，具有獨特結構、兼有金屬和玻璃 特性的一類固體材料，也稱為金屬玻璃。與晶態合金相比，非晶合金具有許多獨特的優越性 能，如作為結構材料使用時，具有高強度、高硬度、高耐磨耐蝕性、高疲勞抗力、低彈性模量、 大彈性應變極限（約2%)，無加工硬化現象等；作為特殊功能材料又具有優越的電性能和磁 性能等。因此，自從I960年Duwez等人采用烙體急冷法首先制得了 Au-Si非晶合金以來， 大塊非晶合金在機械結構材料、光學精密材料、電極材料、體育用品材料、軟磁材料等技術 領域已逐步得到應用。
[0004] 鈷基非晶軟磁材料在結構上具有長程無序、短程有序和各向同性的特點，其原子 在空間排列上不具有周期性和平移性，沒有晶界，不存在晶態合金所特有的各種晶體缺陷， 一般也沒有沉積相粒子等障礙對疇壁的釘扎作用，和相同或相似成分的晶態合金相比，更 易磁化和退磁，特別是具有零磁致伸縮的鈷基磁敏非晶合金材料，矯頑力極低，其高頻磁導 率和室溫電阻率超過了鐵基非晶軟磁材料，是迄今為止人們發現的最優異的軟磁材料之 〇
[0005] 鈷基非晶材料目前應用較多的是傳統非晶（非晶薄帶和非晶絲），相對來說塊 體非晶的研究較少，由于在制備相同尺寸非晶合金的情況下，塊體非晶合金可在更慢的冷 卻速率下獲得，因此具有更加均勻的原子分布、更高的致密性和更少的"缺陷"，從而也具 有了更小的矯頑力、更高的磁導率和電阻率。另一方面，鈷基塊體非晶合金其制備工藝更 為簡單，可有效降低生產成本，容易制備成大尺寸非晶合金帶材，滿足產業化開發的需求。 1995年，A. Inoue開始研究鈷基塊體非晶合金，并在隨后開發出了 Cc^MhAUGaABA和 CcvCrfhAlsGaABA兩種既具有較大非晶形成能力又具有優異軟磁性能的鈷基塊體非晶 合金材料。經測試分析，該鈷基塊體非晶合金材料具有很高的磁導率、良好的高頻性能以及 很低的矯頑力和損耗，可以做變壓器鐵芯材料、磁頭等。隨后，A. Inoue等人通過在Co-Ta-B 共晶合金的基礎上添加Fe，使得塊體非晶過冷液相區達到70K，材料的軟磁性能明顯改善， 并且具有良好的機械性能，斷裂強度超過5000MPa，楊氏模量為268GPa。
[0006] 非晶合金由于其特殊的結構，一些在晶體合金中常見的缺陷，如位錯、晶界等，在 其內部并不存在。在晶體合金承受外力時，塑性應變往往通過產生位錯來承擔。由于使位錯 滑移的力遠遠小于原子的結合力，因此在晶體合金塑性變形時，外來能量可以很容易通過 位錯的滑移耗散掉。但在非晶合金變形時，并沒有很好的能量耗散機制。一方面，這使得非 晶合金具有很高的強度和優異的彈性性能，另一方面也使得非晶合金的塑性大大降低，其 淬態樣品脆性大，后續處理工藝復雜。鈷基塊體非晶合金雖然在所有的非晶合金中具有最 高的斷裂強度，但是其塑性性能很差，針對這一問題，人們也進行了一定的研究。例如，中科 院沈陽金屬所的張哲峰課題組通過在鈷基非晶合金中原位析出枝狀晶，使合金出現了 0. 4% 的塑性應變。2012年，沈寶龍課題組在具有中程有序結構的CoNbB非晶合金中獲得了 5%的 塑性應變。然而這些鈷基非晶合金的非晶形成能力依然較弱，塑性性能也有待提高，而且忽 略了對磁性能尤其是磁導率方面的研究。因此，開發和研制一種兼具強非晶形成能力、高磁 導率、高強度和較好塑性變形能力的鈷基塊體非晶合金體系具有重要的應用價值。
[0007]

【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而另外提供一種兼具強非晶 形成能力、高磁導率、高強度和較好塑性變形能力的鈷基塊體非晶合金。
[0009] 本發明所要解決的又一個技術問題是提供一種兼具強非晶形成能力、高磁導率、 高強度和較好塑性變形能力的鈷基塊體非晶合金的制備方法。
[0010] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鈷基塊體非晶合金，其特征 在于該合金的分子簡式為 CoaFebNbeModB2Q. 8Si5.2，并滿足 30〈a〈50,10〈b〈40,0〈c〈8,0〈d〈8。
[0011] 一種權利要求1鈷基塊體非晶合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟： ：：備料，先將合金原子百分比轉換成重量百分比，按比例稱量好Co、Fe、Nb、、Mo、B和Si 的原料； S制備合金錠，將上述原料混和，然后在熔煉裝置內惰性氣體保護下熔煉，得到合金 錠； S清洗，將合金錠碎成小塊然后清洗； S然后通過銅模鑄造法制得非晶合金棒，或單輥甩帶法制得連續非晶條帶。
[0012] 步驟S中所述制備合金錠的具體過程如下：將原料混合后放入電弧熔煉爐的水冷 銅坩堝內，抽真空至l〇_ 2Pa以上，然后充入惰性氣體至氣壓為200-700mbar，熔化后再持續 熔煉5-60秒鐘，然后讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，然后將其翻轉，反復熔煉得到均勻的合 金錠。
[0013] 作為優選，步驟f中所述的清洗具體為在酒精中超聲波清洗。
[0014] 作為優選，步驟S中所述的非晶合金棒直徑為2mnT8mm。
[0015] 作為優選，步驟I中所述的Co、Fe、Nb、Mo、B和Si純度均為99. 9%以上的純金屬。
[0016] 作為優選，還包括步驟退火，將所得的非晶合金棒或連續非晶條帶在Tg_10K到 Tg_80K溫度范圍內去應力退火300S。
[0017] 與現有技術相比，本發明的優點在于：所得產品具有優異軟磁性能、超高的壓縮強 度、較好的塑性變形能力和強非晶形成能力的鈷基塊體非晶合金體系，并確定形成包含體 積分數50%到100%的非晶相的塊體合金成份范圍，所得體系的特點在于以下幾點： (1) 具有寬過冷液相區，其ATx(ATx=Tg-Tx，T g為玻璃轉變溫度，Tx為晶化溫度）在40K 以上，80K以下； (2) 具有較強的非晶形成能力，用銅鑄型鑄造法制備的該體系非晶棒材其直徑在2mm 以上，8mm以下； (3) 具有較高的飽和磁感應強度，其Is在0. 4T以上，1. 5T以下； (4) 具有低矯頑力，其Hc在1. 2A/m以下，0? 3A/m以上； (5) 具有高有效磁導率，lKHz下其ii e在10000以上，50000以下； (6) 具有極大的抗壓斷裂強度和較好的塑性變形能力，室溫下壓縮斷裂強度在 4000MPa以上，6000MPa以下，壓縮塑性在0. 5%以上，3%以下。
[0018]
【附圖說明】
[0019]圖1為實施例2非晶合金棒的TEM明場像和選區電子衍射。
[0020] 圖2是實施例2非晶合金棒的DSC升溫曲線。
[0021] 圖3是實施例2非晶合金棒的DSC融化曲線。
[0022] 圖4是實施例2非晶合金棒的壓縮應力應變曲線。
[0023] 圖5是實施例2非晶合金壓縮樣品的側面SEM形貌圖。
[0024] 圖6是實施例2非晶合金壓縮樣品的斷面SEM形貌圖。
[0025]
【具體實施方式】
[0026] 以下結合附圖及實施例