[发明专利]一种制造锰铝硬磁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造锰铝硬磁合金的方法，属于磁性材料和粉末冶金技术领域，利用该制造方法所制造的产品可用于电声转换或机电传动装置中的磁性元件。 

背景技术

音响、电机或磁吸盘等普通民用产品需求量很大，其中相当部分产品对硬磁元件的磁性能要求不高，却更关注磁性/单位价格比。通常，低成本的硬磁材料主要采用钡铁氧体和锶铁氧体，其主要成分由较廉价的氧化铁、钡/锶碳酸盐和一些氧化物等组成，再通过磁场成型、高温烧结、机械后加工、表面涂覆和充磁等过程制得最终产品。另外，应用技术领域一直寻求一种可以在高性能高价格的稀土硬磁材料和低性能低价格的硬磁铁氧体材料间存在平衡的材料。 

Koch等最早发现的锰铝合金主要由两种廉价的原料锰和铝构成，具有和硬磁铁氧体相近的磁性能。锰铝合金中硬磁性的来源主要为铁磁τ相结构，τ相是从高温状态存在ε相转变而来，但τ相并不稳定，容易在500℃的时候分解为η相和β相。通过碳添加可以一定程度上稳定τ相结构。Ohtani等通过添加碳成分和采用热挤出技术，可以提高材料的取向度和温度稳定性，从而增强锰铝合金的磁性能。通过以上工艺过程，只能制得磁性能比硬磁铁氧体稍高的材料。 

如一申请号为200610031221.0(公开号为CN1966752A)的中国发明专利《一种碳锰铝镇静钢的生产工艺》披露了一种用于冶炼碳锰铝镇静钢的生产工艺，其产品主要用于结构材料。与此类似的，申请号200710304453.3(公开号为CN101215659A)的中国发明专利《一种高强韧含锰铝合金》和申请号为98104998.2(公开号为CN1198474A)的中国发明专利《一种锰铝钛铁合金》主要通过金属/非金属元素的掺杂和制造工艺过程调整，提高材料的机械力学特性。 

如一申请号为200580020280.1(公开号为CN1969354A)的中国发明专利《制造锰铝铜强磁性合金、半锰铝铜强磁性合金、填充式方钴矿基合金的方法以及利用它们的热电转换系统》披露了一种通过100～1000℃/秒的冷却速度来制造锰铝铜强磁性合金、半锰铝铜强磁性合金和方钴矿基合金的方法。该类材料主要用作热电转换元件，而非注重硬磁特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制造锰铝硬磁合金的方法，综合采用了稀土元素和金属元素掺杂调整，真空/惰性气氛条件下热加工，对传统锰铝硬磁合金进行改性，从而提高材料的内禀性能和改善微观形貌特征。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种制造锰铝硬磁合金的方法，其特征在于包括以下步骤 

(1)加热包括金属元素、稀土元素和非金属元素原材料合金以获得熔融合金； 

(2)以1×10⁵至1×10⁶℃/秒的速率快速淬火制得合金条带； 

(3)真空/惰性气氛保护下热加工合金粉末。 

作为优选，所述的原材料合金加热成为熔融合金，以及通过快速淬火固化所述熔融合金，其中混合所述原材料合金，以便具有由分子式(Mn，A)_x(Al，E)_yD_z表示的组分； 

其中： 

A选自由Cr、Zn、Cu、Co、Fe和Ni构成的金属元素中的至少一种成分， 

E选自由Sm、Dy、Tb、Nd、Ga、Nb和Pr构成的稀土元素中的至少一种成分， 

D是选自由C、Si和B构成的非金属元素中的至少一种成分， 

x、y和z代表原子百分数，0＜x，y，z＜1，x+y+z＝1。 

作为优选，所述的稀土元素E占合金成分的质量百分数为29％～33％。 

所述的非金属元素D占合金成分的质量百分数为0.8％～1.1％。 

所述的合金成分的余量为Mn和金属元素A和铝Al。 

本发明的方法中，所述的熔融和热加工合金使用直流、脉冲直流、交流或涡电流的方式来获得所需要的热源。所述的热加工方式为热挤出和热模锻。所述的惰性气氛包括采用氩气、氦气或者氮气。 

本发明通过研究发现，在对形如A_xE_1-xD元素构成的锰铝合金进行元素掺杂该性，特别是通过稀土元素添加之后，由于稀土元素具有较强的电子配对特性，容易占据锰铝合金原子结构的对位和邻位，增加化学键长和键位角度。另外，稀土元素容易在锰铝合金的多晶τ相边界发生富集，强化了锰铝合金中相边界的塑性变形能力，因而有利于下一阶段热加工过程。