[發(fā)明專(zhuān)利]一種高飽和磁化強(qiáng)度MnAlB永磁合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610364282.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106011566B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸偉;?？〕?/a>;王韜磊;向震;馬尚軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C22/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C22/00;B22D11/06;C22F1/02;C22F1/16;H01F1/053
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 褚明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種高飽和磁化強(qiáng)度MnAlB永磁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化、電氣化及自動(dòng)化領(lǐng)域成為各種新材料應(yīng)用的第一陣地，尤其是永磁材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。目前在永磁材料體系中占據(jù)主導(dǎo)地位的主要有稀土系永磁(NdFeB體系與SmCo體系)。但由于稀土資源總量有限且價(jià)格昂貴，其已成為制約稀土永磁體系發(fā)展的最大瓶頸。因此，尋求具有高飽和磁化強(qiáng)度的無(wú)稀土永磁合金體系進(jìn)而在某些領(lǐng)域能夠替代稀土系永磁具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。正是如此，近年來(lái)新型無(wú)稀土永磁的研究與開(kāi)發(fā)已成為磁性材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Mn基硬磁是無(wú)稀土永磁材料的一個(gè)重要分支，其中MnAl體系因其低密度、耐腐蝕、易成型且綜合磁性能良好的特點(diǎn)使其成為極具前景的無(wú)稀土永磁材料。

MnAl合金體系中存在的磁性τ相早在1950年已被Kono與Koch等學(xué)者發(fā)現(xiàn)，后續(xù)的研究證明其具有高的磁各向異性(10⁷erg/cc)、較高的矯頑力(4Koe以上)、優(yōu)異的理論飽和磁化強(qiáng)度(約160emu/g)以及耐腐蝕性能和機(jī)械加工性能。然而在實(shí)際制備過(guò)程中由于MnAl合金存在β、γ₂等雜相以及Mn-Mn原子間難以達(dá)到理想狀態(tài)的鐵磁性耦合等因素，導(dǎo)致其飽和磁化強(qiáng)度一直與理論值有較大的差距。如國(guó)外學(xué)者Anurag Chaturvedi等分別采用不同工藝在MnAl合金中獲得了磁性τ相，但其飽和磁化強(qiáng)度均低于60emu/g；Zeng等學(xué)者在15Koe的外加磁場(chǎng)下獲得了89emu/g的飽和磁化強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)關(guān)于MnAl基合金體系的最大飽和磁化也有不少報(bào)道。如胡元虎等(一種制造錳鋁硬磁合金的方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN101684527A，2010.03.31)在添加近30％-40％的稀土元素基礎(chǔ)上通過(guò)傳統(tǒng)的母合金熔煉、熔體快淬工藝制備磁性τ相，最終獲得剩磁達(dá)到了6-8KGs。凌敏等(一種無(wú)稀土MnAl永磁合金的制備方法，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，CN104593625A，2015.01.06)通過(guò)熔體快淬以及后續(xù)的熱處理在MnAl合金中獲得了較純的磁性相，但其磁滯回線表明飽和磁化強(qiáng)度最大為91emu/g。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是通過(guò)小原子半徑的硼元素?fù)诫s以調(diào)控磁性τ相晶胞中的Mn原子間距，進(jìn)而獲得一種高飽和磁化強(qiáng)度、高剩磁及矯頑力的MnAlB永磁合金，并提供其制備方法。同時(shí)硼元素的引入也會(huì)導(dǎo)致淬態(tài)薄帶的τ相轉(zhuǎn)變溫度降低30-40℃，與MnAl體系退火轉(zhuǎn)變相比，可以簡(jiǎn)化熱處理工藝。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種高飽和磁化強(qiáng)度MnAlB永磁合金，其名義分子式為(Mn_0.55Al_0.45)_xB_y，其中，0＜y＜2，x＝100-y。

一種高飽和磁化強(qiáng)度MnAlB永磁合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)母合金的原料配比與制備：

按名義分子式(Mn_0.55Al_0.45)_xB_y進(jìn)行配比作為母合金的原料，其中0＜y＜2，x＝100-y，將原料煉爐得到成分均勻的(Mn_0.55Al_0.45)_xB_y母合金鑄錠；

(2)母合金鑄錠的快淬預(yù)處理：

將熔煉后得到的母合金鑄錠用砂輪打磨以去除表層的氧化皮，然后對(duì)其進(jìn)行機(jī)械破碎獲得黃豆大小的塊狀合金以便于在石英管中進(jìn)行熔體快淬；

(3)母合金鑄錠的熔體快淬：

將步驟(2)中得到破碎塊狀合金放入熔體快淬設(shè)備的石英管中，采用單輥快淬法制備名義分子式為(Mn_0.55Al_0.45)_xB_y的合金薄帶。

步驟(1)中，配制母合金原料使用純度不低于99.95％的錳、鋁、硼。

步驟(1)中，熔煉時(shí)采用電弧熔煉爐，熔煉的條件為：10^-4-10^-5Pa真空條件下正反熔煉4-6次，然后隨爐冷卻。

步驟(2)中得到破碎的塊狀合金后，把破碎后的塊狀合金交替放入酒精和丙酮中進(jìn)行超聲波清洗去除表面的雜質(zhì)，最后取出烘干。