[發明專利]一種Sr摻雜錳鎵合金及其高矯頑力納米晶磁體的制備方法

有效

• 申請號: 202011106374.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112195381B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 路清梅;李虹霏;岳明;張紅國;劉衛強;張東濤;李玉卿;吳瓊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C30/00;C22C1/02;C22F1/16;C22F1/02;H01F1/047
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種Sr摻雜錳鎵合金及其高矯頑力納米晶磁體的制備方法，屬于非稀土磁性材料技術領域。其具體方法為：首先采用熔煉及熱處理的工藝，制備出四方相Sr摻雜錳鎵合金，其化學式為Mn_x?yGaSr_y(1＜x≤3.0,0＜y≤0.5)。再將該合金快速熱變形，獲得具有高矯頑力的Sr摻雜錳鎵納米晶磁體。本發明的顯著特點在于，Sr元素摻雜對Mn_xGa(1≤x≤3)合金進行改性，在保持其內稟磁性的基礎上，增強合金塑性變形能力，降低了熱變形溫度，提高了熱變形速率和變形量，達到細化晶粒、提高磁性能的效果。

技術領域

本發明涉及一種Sr摻雜錳鎵合金及其高矯頑力納米晶磁體的制備方法，屬于磁性材料制備技術領域。

背景技術

永磁材料是磁性材料的一個重要領域，在各個行業都發揮著極其重要的作用。目前獲得廣泛應用、性能優異的永磁體中，如釹鐵硼、釤鈷合金等通常含有大量的稀土元素，甚至昂貴的重稀土元素。雖然我國是稀土大國，但幾十年的廉價、過度開采使我國的稀土資源短缺問題日益突出，因此，開發和研究一種高性能、高穩定性的非稀土磁性材料已成為各國磁性行業新的研究方向。

Mn_xGa(1≤x≤3)合金作為一種非稀土材料，具有豐富的相結構、多樣的磁特性，以及較高的理論內稟磁性能，是新型非稀土磁性材料領域的技術儲備之一，關于其制備、磁性能變化和應用價值的研究報道也已屢見不鮮,如D0₂₂-Mn₃Ga的高自旋極化率和高居里溫度使其應用于新型自旋轉移矩材料；而四方L1₀-MnGa合金因其較高的飽和磁化強度、居里溫度、強磁晶各向異性，以及較高的理論磁能積，成為非稀土永磁材料的主要候選之一。實際上，隨著Mn元素的降低，四方Mn_xGa(1≤x≤3)合金的磁性能逐漸從亞鐵磁性轉變為鐵磁性，但是其相結構也更易發生失穩，更難進行磁硬化。

合金塑性變形是一種實現Mn_xGa(1≤x≤3)合金磁硬化的有效途徑，此前我們(ZL201710011067.9)利用放電等離子燒結方法對Mn_xGa(1≤x≤3)鑄錠熱變形，通過晶粒的回復再結晶，實現了不同成分合金的磁硬化。研究發現，在保證四方結構的基礎上，溫度越低、變形速率越高，變形量越大，則再結晶程度越高，越有利于形成細晶。但是對于特定成分的合金，其變形參數與化學組成和晶體結構密切相關。就Mn_xGa(1≤x≤3)而言，隨著Mn含量降低，一方面保持單相四方L1₀結構的溫度區間趨于減小，另一方面，材料脆性大，因此難于調控熱變形工藝。如單相四方Mn_1.80Ga合金，其最大變形量為92％，此時變形磁體的剩磁和矯頑力分別提高到2.52kG，4.73kOe。而Mn_1.33Ga在最佳熱變形工藝條件下，最大變形量為88％，熱變形磁體的剩磁、矯頑力分別提高到3.87kG，5.65kOe。結合顯微結構分析，我們發現，盡管熱變形引發了再結晶，使得晶粒急劇減小，矯頑力獲得了數量級的提升，但是與理論值相比，依然差距甚遠。如變形量88％的Mn_1.33Ga熱變形磁體的矯頑力達到5.65kOe，其晶粒尺寸從變形前鑄錠的30μm降低到1-3μm，但相比其單疇尺寸605nm仍有很大差距，而僅僅通過調控變形工藝已無法滿足進一步減小晶粒尺寸的要求。