[發(fā)明專利]一種高矯頑力錳鎵磁粉的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710801610.5
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107622852A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 路清梅;王大軍;岳明;張紅國;張東濤
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H01F1/047
• 分類號: H01F1/047;B22F9/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術領域

本發(fā)明涉及一種通過引入微觀應變的方式制備高矯頑力錳鎵永磁粉末的方法，屬于磁性材料技術領域。

背景技術

永磁材料作為磁性材料的一條重要分支，在電子化時代的今天，滲透到了人們生活中的各個領域，使其發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，由于稀土資源需求量的增大造成了稀土資源的嚴重短缺，價格急劇上漲，使很多學者把研究投入到非稀土元素的磁性材料中，來代替昂貴的稀土金屬，以期在實際中得到應用。Mn-Ga合金由于具有不含稀土素、相結構豐富、內(nèi)稟磁性多樣等特點逐漸成為磁性材料領域的熱點。關于其制備、磁性能變化和應用價值的研究報道屢見不鮮。研究證實，Mn原子量在50-80at.％的Mn-Ga合金能表現(xiàn)出一定的永磁特性，研究的目標也主要在這一成分范圍之內(nèi)。研究表明，Mn-Ga二元合金磁晶各向異性大、自旋極化率和居里溫度高，同時其相結構和磁性能可便捷地通過改變成分和調(diào)節(jié)制備工藝來調(diào)控。以上種種優(yōu)點使得Mn-Ga合金在永磁、磁記錄等方面都存在一定的潛在應用價值。基于Mn-Ga合金結構和性能，目前對它的研究主要集中在兩個方面：D0₂₂結構的Mn_xGa((2<x≤3)合金(高錳合金)，以及接近L1₀結構的Mn_xGa(1≤x≤2)合金(低錳合金)。理論計算表明，L1₀-MnGa合金的飽和磁化強度Ms可達116emu/g，其最大理論磁能積(BH)_max則可高達28MGOe，與鈷基稀土永磁材料相當。因此，四方結構的Mn-Ga合金被認為具有在永磁領域應用的潛力。一般來說，致密、組織均勻、晶粒細小的顯微結構是獲得高性能的關鍵。因此，如何通過調(diào)控顯微組織結構，獲得具有高磁能積的Mn-Ga粉末和磁體，是實現(xiàn)其應用的關鍵。

盡管L1₀-MnGa的理論磁能積高達28MGOe，但不論是對其粉末還是塊體，實現(xiàn)磁硬化的手段都極為有限，獲得的矯頑力和磁能積也不高。目前，四方Mn_xGa粉末的磁硬化的唯一途徑是通過實現(xiàn)其結構納米化，即通過熔體快淬或者高能球磨的方法使其晶粒尺寸達到納米尺度并由此獲得矯頑力。如Cui等人[Cui,Marinescu et al.2013]通過高能機械球磨細化晶粒，Wenjie Gong等人[Gong,W.J.,et al.(2015)]通過快淬獲得納米晶，分別獲得了具有一定矯頑力的Mn_xGa粉末。然而，上述方法存在一些難以克服的問題：首先，采用這些方法研制的粉末都屬于微米級尺寸的納米晶粉末，無法獲得磁各向異性，很難獲得高磁能積。其次，采用這些方法極易引發(fā)合金相變，而Mn-Ga化合物有立方、六方、四方等晶體結構，但僅有四方D0₂₂/L1₀結構的合金才具有高的綜合磁性能。

針對上述情況，我們發(fā)明了一種在不改變四方Mn_xGa合金物相和晶粒尺寸的基礎上，通過在Mn_xGa合金粉末中引入微觀應變而直接獲得高矯頑力的新方法。我們還由此首次發(fā)現(xiàn)了應力(應變)和矯頑力存在很好的對應關系，對于同成分的合金，應力(應變)越大，矯頑力越高；減小或消除微觀應變，矯頑力也隨之降低甚至消失(詳見附圖1-2)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述研究現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種通過在Mn_xGa合金粉末中引入微觀應變而直接獲得高矯頑力方法，具體工藝包括：首先采用懸浮熔煉技術獲得Mn_xGa(1.0≤x≤3.0)鑄錠，然后經(jīng)退火處理得到單相四方Mn_xGa合金。將該合金去除表面氧化皮并進行粗破碎后，利用低能介質(zhì)球磨的方法對破碎鑄錠進行球磨處理，獲得具有大微觀應變和高矯頑力的單相四方Mn_xGa粉末。球磨基本不改變合金的晶體結構和有序度，對晶粒尺寸的影響也不大，但是卻顯著影響其微觀應變，應力誘發(fā)的感生磁各向異性為得到高矯頑力的錳鎵磁粉提供的基礎。

一種通過引入微觀應變的方式制備高矯頑力錳鎵永磁粉末的方法，其具體制備方法包括以下步驟：

步驟一，將純度99％以上的金屬Mn和Ga按比例稱重，利用懸浮熔煉技術在惰性氣體保護下獲得Mn_xGa鑄錠，1.0≤x≤3.0；

步驟二，將步驟一得到的Mn_xGa鑄錠放入退火爐中，在真空或惰性氣體氛圍中選用合適的退火溫度、退火時間進行退火處理獲得四方相合金鑄錠；