本发明属于合金冶炼,具体涉及一种高频纳米晶材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、现代电力、电子设备和器件朝着小型化、节能化和高频化方向发展,对其中使用的电磁转换用铁/磁芯材料的软磁性能要求越来越高。特别是随着无线充电技术的普及,需要在100khz及以上频率仍具有高磁导率的材料。
2、纳米晶合金具有优异的软磁性能,是因为其具有细微、均匀的α-fe纳米晶晶粒分布在非晶基体上。高频纳米晶材料被用作用于电磁场感应的磁性元件。这种高频纳米晶材料主要包含一种或多种金属元素和硅等非金属元素。其中一些金属元素的含量较高,可以使高频电磁场在材料中产生特定的磁性响应。
3、然而,在实际应用中,高频纳米晶材料在频率范围为150khz到200khz之间的性能不佳,因此,急需研发一种高频纳米晶材料。
技术实现思路
1、本发明提供一种高频纳米晶材料,其目的是为了解决现有技术中,高频纳米晶材料在频率范围为150khz到200khz之间的性能不佳的问题。
2、为此,本发明提供了以下技术方案:
3、本发明提供了一种高频纳米晶材料,所述材料为高频纳米晶合金,所述合金的成分表达式为:feanibsicmdne;
4、所述m为ti、mn、zn、al中的一种或多种;
5、所述n为la、ce、tb中的一种或多种;
6、其中,a、b、c、d和e分别表示各对应成分的原子百分含量60≤a≤72,10≤b≤15,5≤c≤10,3≤d≤8,e=100-a-b-c-d。
7、可选的,65≤a≤70,b+c=20,4≤d≤6。
8、可选的所述高频纳米晶材料的饱和磁通密度不小于1.5t;
9、可选的,所述高频纳米晶材料的频率范围为150khz-200khz。
10、可选的,所述高频纳米晶材料的矫顽力小于10a/m;
11、可选的,所述高频纳米晶合金的相对初始磁导率大于5000且小于20000。
12、本发明还提供了一种上述高频纳米晶材料的制备方法,包括以下步骤:
13、s1:按照成分进行配料,然后进行真空冶炼,得到合金铸锭;
14、s2:将得到的合金铸锭破碎后,利用单辊快淬法制备合金带材;
15、s3:将得到的合金带材进行热处理后,得到高频纳米晶材料。
16、可选的,在步骤s3中,所述热处理的温度为450-480℃;
17、和/或,所述热处理的时间为20-30min。
18、可选的,在步骤s1中,所述真空冶炼的温度为1200-1400℃;
19、和/或,所述真空冶炼的时间为10-15min。
20、本发明还提供了一种上述高频纳米晶材料或上述制备方法制备的高频纳米晶材料在变压器、电感铁芯、继电器、rfid天线、高频传感器、无线充电中的应用。
21、本发明与现有技术相比,至少具有如下有益效果之一:
22、1.本发明的高频纳米晶材料利用非晶合金的特性,将纳米晶颗粒分布在非晶基体上,从而实现了出色的软磁性能。具有高饱和磁通密度、低矫顽力等特点,在高频应用中性能表现更为优异。
23、2.通过本发明提供的制备方法,得到的高频纳米晶材料具有突出的抗热处理性能,能够在适当的热处理后保持较高的磁导率,能够满足实际应用的需要。
24、3.本发明提供的高频纳米晶材料适用于变压器、电感铁芯、继电器、rfid天线、高频传感器、无线充电等高频电磁场感应的磁性元件领域,具有广泛的应用前景。
25、4.本发明提供的制备方法采用真空冶炼和单辊快淬法等简单的制备方式,能够实现高质量高频纳米晶材料的制备,成本相对较低,提高了商业应用的可行性。
1.一种高频纳米晶材料,其特征在于,所述材料为高频纳米晶合金,所述合金的成分表达式为:feanibsicmdne;
2.根据权利要求1所述的高频纳米晶材料,其特征在于,65≤a≤70,b+c=20,4≤d≤6。
3.根据权利要求1所述的高频纳米晶材料,其特征在于,所述高频纳米晶材料的饱和磁通密度不小于1.5t。
4.根据权利要求1所述的高频纳米晶材料,其特征在于,所述高频纳米晶材料的频率范围为150khz-200khz。
5.根据权利要求1所述的高频纳米晶材料,其特征在于,所述高频纳米晶材料的矫顽力小于10a/m。
6.根据权利要求1所述的高频纳米晶材料,其特征在于,所述高频纳米晶合金的相对初始磁导率大于5000且小于20000。
7.一种权利要求1-6任一项所述高频纳米晶材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在步骤s3中,所述热处理的温度为450-480℃;
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在步骤s1中,所述真空冶炼的温度为1200-1400℃;
10.一种权利要求1-6任一项所述高频纳米晶材料或权利要求7-9任一项所述制备方法制备的高频纳米晶材料在变压器、电感铁芯、继电器、rfid天线、高频传感器、无线充电中的应用。