[发明专利]一种具有高饱和磁化强度的稀土高熵合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GdTbHoEr高饱和磁化强度材料，以Gd、Tb、Ho和Er为原料，经电弧熔炼制备得化学式为GdTbHoEr，具有单一密排六方的晶体结构的高饱和磁化强度材料；元素成分还包含La或Y中的一种或两种。作为磁性材料的应用，具有磁相转变特性，在低于奈尔温度时，饱和磁化强度达到290‑300 emu/g；以高熵合金GdTbHoEr为基体，通过加入La与Y，在190K到120K范围内调控合金的磁转变温度，在600 Oe到1706 Oe范围内调控合金的矫顽力。本发明高饱和磁化强度材料具有：磁化强度大且存在温区宽，成分可调，奈尔温度可调，工艺简单且多样化，总体制备成本低的特点，适合工业生产。

技术领域

本发明属于高饱和磁化强度材料领域，具体涉及一种具有高饱和磁化强度的稀土高熵合金材料及其制备方法。

背景技术

现在人们的生活已经步入信息时代，当代信息技术和计算机行业的飞速发展也给磁性器件和磁性材料的性能提升带来了巨大挑战。软磁复合材料作为一种新型的软磁材料，其高饱和磁感应强度、高磁导率和低损耗都为磁性器件的小型化、智能化、高集成化、节能化提供了可能。

软磁复合材料是一种以粉末冶金工艺制备的复合材料，以金属磁粉为原料，经过一系列的绝缘包覆再粘结压制成环，之后进行退火热处理，最终得到的磁环就是软磁复合材料。其优异的综合磁性能和从千赫兹到兆赫兹宽的应用范围使得其广泛的应用于军民电子器件当中。

其中，铁基非晶纳米晶合金作为新一代软磁材料，其表现出比传统软磁材料更为优异的软磁性能，这是因为合金中α-Fe 纳米晶相与非晶相之间交换耦合作用带来的低平均磁晶各向异性，然而其饱和磁化强度较小，为1.24 T。

为了解决饱和磁化强度较小的问题，可以通过制备高熵合金进行解决。例如现有技术文献1(Zhang Y, Zuo T T, Cheng Y Q, et al. High-entropy Alloys with HighSaturation Magnetization, Electrical Resistivity, and Malleability[J].entific Reports, 2013, 3:1455.)采用电弧熔炼的方法，制备了FeCoNi(AlSi)_0.2，实现饱和磁化强度达到1.15 T。但是，该技术所得材料的饱和磁化强度不高，无法满足应用要求。

在上述现有技术的基础上，现有技术文献2(A C C, A H Z, A Y F, et al. Anovel ultrafine-grained high entropy alloy with excellent combination ofmechanical and soft magnetic properties[J]. Journal of Magnetism and MagneticMaterials,2020,502: 166513.) 采用电弧熔炼后，进行甩带(32m/s)的方法，制备了FeCoNiCu_0.2Si_0.2，实现饱和磁化强度为133 emu/g。虽然，该技术所得材料的饱和磁化强度有所提高，但仍然无法满足应用要求。

为了进一步提高饱和磁化强度，必须通过改变元素组成，如现有技术文献3(HuoJ, Huo L, Li J, et al. High-entropy bulk metallic glasses as promisingmagnetic refrigerants[J]. Journal of Applied Physics, 2015, 117(7):1479.)，通过在Al和Co中加入稀土元素，经电弧熔炼后，进行甩带的方法，得到高熵合金Ho₂₀Er₂₀Co₂₀Al₂₀Gd₂₀，实现了148 emu/g的高饱和磁化强度。该技术证明了加入稀土元素，可以有效提高高熵合金的饱和磁化强度。