[發明專利]一種單軸壓力約束相變制備各向異性MnAlC單一變體的方法

有效

• 申請號: 201710006415.3
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN108281247B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 蔣成保;張弛;王敬民;張天麗;劉敬華;王慧;張明;王敬東;蔡明光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F41/02
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種采用單軸壓力約束相變制備MnAlC磁性單一變體的方法和用該方法制備的MnAlC磁性單一變體。該方法是將MnAlC原材料經熔煉鑄棒、生長單晶之后形成MnAlC?ε相單晶，然后將MnAlC?ε相單晶在250～350MPa單軸壓力下、在580～680℃退火3～10min后制得MnAlC?τ相單一變體。本發明的方法制得的MnAlC?τ相單一變體具有超過100emu/g的飽和磁化強度和完全的各向異性，等效磁晶各向異性場大于4T。本發明的優點在于：(1)能有效消除合金中的孿晶，實現單一變體組織，使材料具備各向異性，從而獲得更好的永磁性能；(2)工藝簡單，能完全避免產生微觀缺陷和析出平衡相等對于磁性能不利的影響。

技術領域

本發明涉及一種對MnAlC-ε相單晶進行單軸壓力退火(580～680℃，250～350MPa)處理獲得各向異性的MnAlC-τ相單一變體的處理方法。

背景技術

永磁體被大量用于電動機、發電機、計算機、電子器件、通訊、汽車和航空航天工業中，已滲透到人們日常生活中的方方面面。

隨著稀土價格的上漲和不可再生的稀土資源的逐漸減少，研究可以替代目前用量最大的稀土永磁材料的新型非稀土永磁材料意義重大。但目前現有的非稀土永磁材料的綜合性能不能同時滿足高飽和磁化強度、高各向異性場、和高居里溫度的要求，因而限制了其應用和發展。MnAl合金中存在鐵磁性的τ相，以其大磁晶各向異性常數、低密度、耐腐蝕等特點成為目前極具前景的非稀土永磁材料。

MnAl磁性τ相是一種亞穩相，一般由高溫非磁性的ε相以特定速率冷卻得到，或通過先淬火將ε相穩定在室溫，然后再熱處理的方法轉變成τ-MnAl磁性相。例如楊金波等人(一種直接制備出τ相Mn-Al或Mn-Al-C的方法，CN201610125586.3，2016.03.04)用控制冷速的方法得到MnAl合金τ相；陸偉等(一種MnAl合金磁性材料及其制備方法，中國發明專利，CN2016102112101.8，2016.04.06)用Co元素穩定合金，熔體快淬后熱處理的方法獲得MnAl磁性材料；胡元虎等(一種制造錳鋁硬磁合金的方法，中國發明專利，CN101684527A，2010.03.31)采用熔煉、熔體快淬、薄帶破碎后熱處理工藝制備磁性MnAl合金。

然而，由于MnAl合金馬氏體相變和晶體結構的特殊性，采用上述方法制備的τ相都存在孿晶組織，從而只能得到各向同性的多變體，永磁性能低。

發明內容

本發明提供了一種采用單軸壓力約束相變制備MnAlC磁性單一變體的方法，該方法是將MnAlC原材料經熔煉鑄棒、生長單晶之后形成MnAlC-ε相單晶，然后將MnAlC-ε相單晶在250～350MPa單軸壓力下、在580～680℃退火3～10min后制得MnAlC-τ相單一變體。經本發明的方法制得的MnAlC-τ相單一變體具有超過100emu/g的飽和磁化強度和完全的各向異性，等效磁晶各向異性場大于4T。

本發明是通過單軸壓力退火MnAlC-ε相單晶獲得MnAlC-τ相單一變體各向異性磁體的方法，其優點在于：(1)能有效消除合金中的孿晶，實現單一變體組織，使材料具備各向異性，從而獲得更好的永磁性能；(2)工藝簡單，能完全避免產生微觀缺陷和析出平衡相等對于磁性能不利的影響。

根據本發明的一個方面，提供了一種單軸壓力約束相變法制備各向異性MnAlC單一變體的方法，其特征在于包括：

A)制MnAlC棒材，包括

將純度99.99％的Mn、Al、C以目標成分比例由下至上為Mn、C、Al的順序放于真空電弧爐內，其中Mn元素額外添加質量5％以彌補燒損；然后將真空室的真空度至2～5×10^-3Pa，充入氬氣至0.3～0.7×10⁵Pa，進行反復熔煉3～5次后得到MnAlC母合金，然后將其鑄成MnAlC棒材；