一种MnAlV永磁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种MnAlV永磁合金及其制备方法。其合金成分化学式为(Mn0.55Al0.45)100‑xVx，下标x分别为各对应元素(组成)的原子百分含量，并且0＜x≤3.0。其制备方法简述如下：首先进行配制母合金的原料；再将熔炼后得到的母合金铸锭破碎，将表面杂质清洗干净，并烘干处理，得到破碎块体合金；将破碎块体合金放入石英管中，利用熔体纺丝工艺制备合金薄带；对合金薄带进行热处理得到MnAlV永磁合金材料。与现有技术相比，本发明专利技术以元素掺杂调控为手段用以稳定磁性相，并通过热处理，在完全不使用稀土元素的基础上在磁性能与价格间寻求了平衡，获得了有高性能的磁性材料。

A MnAlV Permanent Magnet Alloy and Its Preparation Method

The invention relates to a MnAlV permanent magnet alloy and a preparation method thereof. The chemical formula of the alloy composition is (Mn0.55Al0.45) 100 xVx, and the subscript x is the atomic percentage content of the corresponding elements, respectively, and 0 < x < 3.0. The preparation methods are as follows: firstly, the raw materials of master alloy are prepared; secondly, the melted master alloy ingot is crushed, the surface impurities are cleaned and dried to obtain the crushed bulk alloy; the crushed bulk alloy is put into the quartz tube, and the alloy ribbon is prepared by melt spinning process; and the MnAlV permanent magnet alloy material is obtained by heat treatment of the alloy ribbon. Compared with the prior art, the present invention uses element doping regulation as a means to stabilize the magnetic phase, and through heat treatment, the balance between magnetic properties and price is achieved on the basis of no use of rare earth elements at all, and high performance magnetic materials are obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种MnAlV永磁合金及其制备方法
本专利技术涉及功能材料领域中的永磁材料，尤其是涉及一种MnAlV永磁合金及其制备方法。
技术介绍
永磁材料广泛应用于磁悬浮、医药设备及电动汽车、风力发电的马达系统等。随着新能源和电动汽车的发展，对高性能永磁材料的需求越来越大。目前大量应用的永磁材料主要包括铁氧体和稀土永磁。其中1/3为Ba或Sr六角铁氧体，其最大磁能积低于5MGOe，但成本相对较低，另外2/3是以稀土为基的稀土永磁材料包括SmCo5、Sm2(Fe、Cu、Zr、Co)17(2:17)和Nd-Fe-B等，性能很高，成本也很高，其中Nd-Fe-B材料的磁性积已达到接近60MGOe的理论值。但由于稀土资源有限性和使用成本(尤其是需要添加重稀土提高矫顽力)的大幅度提高，开发无稀土类高性能永磁材料越来越成为世界各国磁性材料研究的重要方向之一。一般而言，Mn基合金由于具有较大的磁矩，具有很好的磁性。其中，MnAl合金(τ相)具有高磁矩、大磁各向异性能和低成本等优点，是一种有前途的不使用稀土元素为原料的永磁材料。然而，高纯度铁磁的τ相MnAl合金很难获得，因为τ相不稳定,容易分解为稳定的非磁性γ2(Al8Mn5)和β(Mn)相。此外，MnAl合金中其Mn原子并非都能完美地占据晶胞结构中(1/2，1/2，1/2)位置从而实现铁磁性耦合。其中有部分多余的Mn原子会占据晶胞中Al原子的结构，从而使得占据晶胞中Al位置的Mn原子会和邻近晶胞的Mn原子由于距离过小而形成反铁磁性耦合，从而导致晶胞中的净磁距下降。故而提高τ相的热稳定性及纯度和减少MnAl合金中的反铁磁性耦合对制备具有优异稳定磁性能的MnAl合金十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种MnAlV永磁合金及其制备方法。该磁性材料具有优异的磁性能，还可以通过简单易行热处理工艺获得优异、稳定的性能。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种MnAlV永磁合金，其特征在于，其成分化学式为(Mn0.55Al0.45)100-xVx，下标x分别为各对应元素(组成)的原子百分含量，0<x≤3。所述MnAlV永磁合金的制备方法，将Mn、Al、V熔炼为母合金锭、将母合金锭破碎后通过熔体纺丝技术得到合金薄带、将合金薄带热处理最后得到MnAlV合金磁性材料。进一步地，制备方法包括以下步骤：(1)将Mn、Al、V，按合金组成原子百分比进行配料；(2)将步骤(1)中称量好的原料放置于电弧熔炼炉中进行熔炼，放置原料时，将Mn片、V颗粒置于底部，上面放置Al粒，进行熔炼，得到母合金锭；(3)将步骤(2)母合金锭破碎，通过熔体纺丝技术得到合金薄带；(4)将步骤(3)热处理后的合金薄带，置于真空管式炉中进行热处理，得到MnAlV合金磁性材料。进一步地，步骤(1)中，考虑到Mn元素的挥发，多添加8％(质量百分比)的Mn片。进一步地，步骤(1)中，Mn、Al、V均采用纯度为99.99％的Mn、Al、V纯原料。进一步地，步骤(2)中进行熔炼时，首先抽真空至5×10-3Pa以下，然后充入适量的高纯保护气体氩气，点燃电弧后调节电流缓慢地由小到大，先熔化Al粒，以使液态的Al能包裹住Mn，从而减少Mn的损失，将合金铸锭总共正反熔炼5～6遍。进一步地，步骤(3)中，合金薄带制备过程：将母合金锭破碎，利用超声波和酒精清洗，置于石英玻璃管中；玻璃管与旋淬系统的水冷铜辊的最高点的距离为1-2mm，在氩气气氛下，缓慢加大感应线圈的电流，使铸锭缓慢熔化，设置好铜辊的转速为25-30m/s，待合金液体达完全熔融态时，按下喷铸阀按钮，将熔融液体喷铸在水冷铜辊上，得到合金薄带。进一步地，步骤(4)中，合金薄带热处理参数：热处理温度范围：400℃-460℃；保温时间：10-30分钟；升温速率：5℃/min。由于V的原子半径与Mn的原子半径相似(其中V为Mn为)，故本专利技术选用V元素掺杂，来取代多余的Mn原子，以提高不稳定的τ相的稳定性和减少MnAl合金中的反铁磁耦合，以制备拥有优良磁性能MnAlV合金材料。本专利技术简化制备工艺，同时制备的MnAlV合金具备优异磁性能。因此，本专利技术提供的具有优异磁性能的MnAlV合金材料极其制备方法对于当前Mn基合金材料的研究和应用具有极其重要意义。与现有技术相比，本专利技术创新点主要体现在以下方面：1.本专利技术通过熔体纺丝工艺和热处理制备了一种MnAlV永磁合金。2.本专利技术制备MnAlV永磁合金，同时具有优异且稳定的磁学性能，Ms范围64.4-105.8emu/g，同时Hc范围为2324-924Oe。3.本专利技术制备工艺简单易行、可控稳定，因此大大推进了工业化生产，对MnAlV永磁合金的广泛应用和发展具有重要的意义。附图说明图1是对比实施例及实施例1-6中制得快淬材料的XRD衍射图谱。图2是对比实施例及实施例1-6中制得快淬材料的MH变化曲线图。图3是对比实施例及实施例1-6中制得热处理材料的XRD衍射图谱。图4是对比实施例及实施例1-6中制得热处理材料的MH变化曲线图。具体实施方式下面结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。本专利技术提供了如下具体实施方案，公开了各种组合实施例的性能，并分析各元素在体系中的作用。因此，应当认为本专利具体记载公开了所述技术方案的所有可能的组合方式。实施例1：本实施例中，MnAlV合金的成分化学式为(Mn0.55Al0.45)99.5V0.5。上述MnAlV合金的制备方法如下：(1)将纯度为99.99％的Mn、Al、V纯原料，按合金组成原子百分比进行配料，考虑到Mn元素的挥发，多添加8％(质量百分比)的Mn片。(2)将步骤(1)中称量好的原料放置于电弧熔炼炉中进行熔炼，放置原料时，将Mn片、V颗粒置于底部，上面放置Al粒。首先抽真空至5×10-3Pa以下，然后充入适量的高纯保护气体氩气，点燃电弧后调节电流缓慢地由小到大，先熔化Al粒，以使液态的Al能包裹住Mn，从而减少Mn的损失，将合金铸锭总共正反熔炼5遍。(3)将步骤(2)合金锭破碎，打磨，超声波和丙酮清洗，置于石英玻璃管中。然后调节玻璃管与旋淬系统的水冷铜辊的最高点的距离为1.5mm，在氩气气氛下，缓慢加大感应线圈的电流，使铸锭缓慢熔化。设置好铜辊的转速为28m/s，待合金液体达完全熔融态时，按下喷铸阀按钮，将熔融液体喷铸在水冷铜辊上，得到合金薄带。(4)将步骤(3)热处理后的合金薄带，置于真空管式炉中进行热处理，合金薄带热处理参数：热处理温度：460℃；保温时间：30分钟；升温速率：5℃/min。对上述制得的进行如下检测：(A)分别采用照射源为的X射线衍射(简称XRD，下同)来确定样品的晶体结构。(B)分别采用振动样品磁强计(简称VSM，下同)测量合金的磁学性能、饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc。实施例2：本实施例中，MnAlV合金的成分化学式为(Mn0.55Al0.45)99V1。上述MnAlV合金的制备方法如下：(1)将纯度为99.99％的Mn、Al、V纯原料，按合金组成原子百分比进行配料，考虑到Mn元素的挥发，多添加8％(质量百分比)的Mn片。(2)将步骤(1)中称量好的原料放置于电弧熔炼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MnAlV永磁合金，其特征在于，其成分化学式为(Mn0.55Al0.45)100‑xVx，其中，0

【技术特征摘要】
1.一种MnAlV永磁合金，其特征在于，其成分化学式为(Mn0.55Al0.45)100-xVx，其中，0<x≤3。2.如权利要求1所述MnAlV永磁合金的制备方法，其特征在于，将Mn、Al、V熔炼为母合金锭、将母合金锭破碎后通过熔体纺丝技术得到合金薄带、将合金薄带热处理最后得到MnAlV合金磁性材料。3.根据权利要求2所述MnAlV永磁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Mn、Al、V，按合金组成原子百分比进行配料；(2)将步骤(1)中称量好的原料放置于电弧熔炼炉中进行熔炼，放置原料时，将Mn片、V颗粒置于底部，上面放置Al粒，进行熔炼，得到母合金锭；(3)将步骤(2)母合金锭破碎，通过熔体纺丝技术得到合金薄带；(4)将步骤(3)热处理后的合金薄带，置于真空管式炉中进行热处理，得到MnAlV合金磁性材料。4.根据权利要求3所述MnAlV永磁合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，多添加8％(质量百分比)的Mn片。5.根据权利要求3所述MnAlV永磁合金的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆伟，向震，邓柏闻，熊娟，王萧，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31