本發(fā)明屬于非晶態(tài)合金材料領域，具體涉及一種高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶及其制備方法。

背景技術：

0、技術背景

1、非晶合金(amorphous)，又稱“金屬玻璃”(metallic?glass)，最早在20世紀60年代，由加州理工大學的duwez教授首次通過熔體旋淬法獲得。非晶合金的原子結構呈現(xiàn)出長程無序，短程有序的特點，這是其區(qū)別于一般晶態(tài)材料的典型特征。由于其兼具了玻璃和金屬的特性，因此非晶合金往往表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能、耐腐蝕性能及熱穩(wěn)定性能等。

2、在已開發(fā)出的眾多非晶合金體系中，軟磁性非晶合金得到了廣泛的研究與應用，軟磁性非晶合金根據(jù)基體元素一般可分為fe基、fe-ni基、co基三大類，分別適用于低頻(50hz～10khz)、中頻(50hz～30khz)和高頻領域(20～200khz)。其中，適用于高頻領域的co基非晶合金不僅具有高強度、高硬度、高熱穩(wěn)定性、強耐腐蝕性等物化特性，同時還具有良好的飽和磁感應強度，高磁導率、低磁致伸縮率、低矯頑力等磁學性能，因此能有效節(jié)能降耗，然而，現(xiàn)有的co基非晶合金同樣存在一些問題，由于co基非晶合金中長程無序，短程有序的結構特點，使得其在高溫下容易發(fā)生晶化，尤其是co基非晶合金中的co元素在高溫下的擴散性較強，易促進晶化的發(fā)生，使得co基非晶合金失去非晶特性，導致力學性能和磁性能的下降。同時，現(xiàn)行制備co基非晶合金的工藝通常要求極高的冷卻速度，在制備大型或厚板材料時，冷卻速度往往難以控制，從而影響了非晶形成的可能性，如何在提高co基非晶合金熱穩(wěn)定性的同時優(yōu)化非晶形成能力，以優(yōu)化其在磁性能、力學性能以及耐腐蝕性能方面的表現(xiàn)，已經(jīng)成為當前研究的一大重點。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶及其制備方法，在提高非晶薄帶熱穩(wěn)定性的同時優(yōu)化了非晶薄帶的非晶形成能力，同時提升了其在磁性能、力學性能以及耐腐蝕性能方面的表現(xiàn)，獲得了一種具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、磁性能、力學性能以及耐腐蝕性能的非晶薄帶及其制備方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶，包括co、fe、si、b、nb、hf、ni，其中各元素的原子百分比為：65at％≤co≤70at％，0at％＜fe≤5at％，15at％≤si≤20at％，10at％≤b≤15at％，0at％＜nb＜5at％，0at％＜hf＜3at％，0at％＜ni＜3at％，且nb、hf以及ni的原子百分比之和小于等于5at％。

3、作為一些可供參考的優(yōu)選的參數(shù)，所述高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶中，co、fe、si、b、nb、hf、ni，其中各元素的原子百分比為：65at％≤co≤70at％，0at％＜fe≤5at％，15at％≤si≤20at％，10at％≤b≤15at％，0at％＜nb＜5at％，0at％＜hf＜3at％，0at％＜ni＜3at％，且nb、hf以及ni的原子百分比之和選自4-5at％，nb、hf、ni的原子百分比選自1：(0.5-1)：(2-2.5)。

4、作為進一步的方案，所述高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶厚度選自20～30μm。

5、作為進一步的方案，所述高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶寬度選自1～2mm。

6、第二方面，本方案還提供一種高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶的制備方法，包括如下步驟：

7、首先，按照計量比，將co、fe、si、b、nb、hf、ni混合，并進行真空熔煉，得到母合金，將粉碎后的母合金進行真空甩帶，甩帶完成，得到高熱穩(wěn)定性的非晶薄帶，其中，母合金中各元素的原子百分比為：65at％≤co≤70at％，0at％＜fe≤5at％，15at％≤si≤20at％，10at％≤b≤15at％，0at％≤nb≤5at％，0at％＜hf＜3at％，0at％＜ni＜3at％。

8、作為進一步的方案，所述co、fe、si、b、nb、hf、ni均選自純度大于99％的co金屬、fe金屬、si金屬、b金屬、nb金屬、hf金屬、ni金屬。

9、作為進一步的方案，所述co金屬、fe金屬、si金屬、b金屬、nb金屬、hf金屬、ni金屬在混合前首先進行打磨，隨后通過無水乙醇進行超聲波清洗并烘干。

10、作為進一步的方案，所述打磨方式不做限定，技術人員可根據(jù)需求選擇諸如機械打磨、化學處理、激光處理中任意一種方式進行打磨。

11、作為進一步的方案，所述超聲波清洗條件不做限定，技術人員可根據(jù)需求選擇不同的超聲條件清洗原料。

12、作為進一步的方案，所述真空熔煉的步驟為：將混合后的原料送入真空電弧爐進行熔煉，并進行磁攪拌，熔煉完成并冷卻后，將母合金翻面，進行下一次熔煉，重復4-6次，重復的熔煉有助于促進各原料的均勻混合，提升原子“混亂”程度，促進非晶合金的形成。

13、作為進一步的方案，熔煉過程中，真空電弧爐的真空度選自2×10-3～6×10-3pa。

14、作為進一步的方案，熔煉過程在惰性氣氛下進行，惰性氣氛氣壓選自-0.04-0.06mpa。

15、作為進一步的方案，所述惰性氣氛選自氬氣、氦氣、氮氣中任意一種。

16、作為進一步的方案，熔煉過程中電流選自200～280a。

17、作為進一步的方案，熔煉過程中進行磁攪拌。

18、作為進一步的方案，母合金真空熔煉在真空熔煉前，首先采用與母合金熔煉條件相同的條件對吸氧劑進行熔煉至少一次。

19、作為進一步的方案，所述吸氧劑ti、y、zr、ca、mg、al中任意一種或幾種。

20、作為進一步的方案，粉碎母合金的方式不做限定，技術人員可根據(jù)需求選擇相應的粉碎方式。

21、作為進一步的方案，所述粉碎后的母合金在進行真空甩帶前，首先通過無水乙醇進行超聲波清洗，超聲結束后進行烘干。

22、作為進一步的方案，所述采用超聲波清洗粉碎后的母合金的條件不做限定，技術人員可根據(jù)需求選擇不同的超聲條件。

23、作為進一步的方案，所述真空甩帶前，首先控制真空甩帶機內(nèi)真空度選自1×10-3pa～3×10-3pa，并充入惰性氣氛洗氣至少3次。

24、作為進一步的方案，所述真空甩帶時，將3～5g的母合金置于底部設有開孔的石英管中，并固定在真空甩帶機的感應加熱線圈內(nèi)，其中，石英管開孔直徑選自0.8～1mm。

25、作為進一步的方案，所述真空甩帶中，石英管開孔與銅輥間的距離選自0.15-0.25mm。

26、作為進一步的方案，所述真空甩帶中，石英管內(nèi)壓差選自0.005-0.015mpa，真空甩帶時，銅輥表面選自30～35m/s，真空甩帶時，溫度選自1050℃～1200℃。

27、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

28、本發(fā)明通過在co基非晶合金體系中引入fe、si、b等元素，首先優(yōu)化了合金的成分和結構，提高了非晶合金體系的致密度，有效抑制了晶體相的形核和長大，顯著提升了非晶形成能力。在此基礎上，進一步引入nb、hf和ni等金屬，這些金屬與co、fe、si、b等元素協(xié)同作用，進一步優(yōu)化了非晶薄帶的非晶形成能力。

29、具體而言，nb、hf和ni金屬的存在，一方面通過增大原子尺寸差異，形成致密的短程密堆結構，顯著提高了過冷液體的黏度，有效抑制了晶粒的成核與生長，從而顯著提高了非晶薄帶的熱穩(wěn)定性；另一方面，通過ni與nb、hf之間的配合作用，進一步降低了非晶薄帶中主原子對的混亂焓值，增強了原子間的結合力，延緩了高溫下的晶化過程。此外，nb的存在還有助于在非晶薄帶表面形成穩(wěn)定的氧化層，減少材料在高溫下的氧化腐蝕，進一步維持非晶結構的完整性。

30、此外，通過控制nb、hf和ni的原子百分比之和在5at％及以下，本發(fā)明在優(yōu)化非晶薄帶的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力的同時，進一步優(yōu)化了其力學性能，使其具有更高的強度和韌性，同時降低了生產(chǎn)成本。

31、綜上所述，本發(fā)明在co、fe、si、b、nb、hf、ni等元素的共同作用以及對nb、hf、ni原子百分比的精準控制下，顯著提升了非晶薄帶的熱穩(wěn)定性和非晶形成能力，并同步優(yōu)化了其磁性能、力學性能和耐腐蝕能力，從而提供了一種極具經(jīng)濟性和工業(yè)應用價值的非晶薄帶。