[发明专利]一种无稀土MnAlCuC永磁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无稀土MnAlCuC永磁合金及其制备方法。本发明按原子百分比配置成理论成分为Mn_50+zAl_50‑x‑zCu_xC_y，采用非自耗真空电弧炉，将配比好的母合金原料放入通有循环冷却水的铜坩埚中，将合金反复熔炼3‑4遍，得到成分均匀的MnAlCuC合金铸锭；将上述MnAlCuC合金进行真空热处理，得到τ相的MnAlCuC合金；将上述τ相的MnAlCuC合金进行球磨处理，获得τ相MnAlCuC合金粉末，即高矫顽力无稀土MnAlCuC各向异性永磁合金。与现有的技术相比，本发明成本低，Mn含量低，制作工艺简单，制得的MnAlCuC永磁合金永磁性能好、矫顽力高，饱和磁化强度高。

技术领域

本发明属于永磁合金制备技术领域，涉及一种无稀土MnAl基永磁合金及其制备方法。

背景技术

永磁材料在人类的日常生活、经济发展、国防建设中的应用非常广泛。例如，在信息产业，永磁材料被广泛应用于磁存储器，永磁电机等；在医学领域，核磁共振技术被广泛应用于医学分析；各式各样的永磁材料在卫星通信领域也得到广泛地应用。永磁材料是一类及其重要的功能材料，它具有节能方便高效环保的优点，这也与我们时代的发展要求相符合。过去近二十年中，稀土永磁材料的年产量增长都超过10％。但是随着稀土资源在高精尖领域的作用的提高，世界各国大大限制了稀土出口，这导致了稀土价格大幅提升。同时生产过程中带来严重环境污染，限制了稀土永磁材料的未来发展。以铁氧体为代表的无稀土永磁材料由于资源丰富、价格便宜而具有广阔的应用市场，但永磁铁氧体的永磁性能较差，远低于稀土永磁材料，无法满足社会发展和科技进步对高性能永磁材料的需求。因此，目前国内外研究者都在寻求不含稀土的新型高性能永磁材料。

无稀土MnAl基永磁合金(也称τ相MnAl基合金)首先是由Kono与Koch发现的，因其具有高的磁各向异性(10⁷erg/cm³)、较高的矫顽力(可达到4kOe以上)、低的密度(5.2g/cm³)、优异的耐腐蚀性能和机械加工性能，尤其具有低成本(不含有稀土和稀贵金属)，制作工艺简单，不用复杂的磁场处理，近年来，得到国内外研究人员大量研究。

虽然MnAl基永磁合金近年来发展非常迅速，但也存在一些问题。fct结构的τ-MnAl磁性相是一个亚稳相，其成分范围为Mn含量在50～59at.％之间，过量的Mn起到稳定磁性相的作用，但同时也因为Mn-Mn间的反铁磁耦合降低其饱和磁化强度。τ-MnAl磁性相通常是从高温的ε-MnAl相(hcp结构)通过冷却或者等温退火而获得，ε-MnAl相是高温相，传统制备工艺很难直接获得，目前采用各种方法制备的τ-MnAl相合金中或多或少都含有一些非磁性的MnAl相如ε相、β相和γ₂相，从而很难获得高纯的τ-MnAl相，影响其磁性能。因此，如何获得高纯度磁性相至关重要，为获得稳定的磁性相，目前主要采用添加C元素及合金中添加过量的Mn来实现。但Mn含量的增加导致其饱和磁化强度大大降低。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种低成本、制作工艺简单、永磁性能较好、高矫顽力、高饱和磁化强度的无稀土各向异性MnAlCuC永磁合金。

本发明无稀土MnAlCuC永磁合金的成分组成为Mn_50+zAl_50-x-zCu_xC_y，其中x＝1～4,y＝1～3,z＝0～2。

本发明的另一个目的是提供各向异性无稀土MnAlCuC永磁合金的制备方法。本发明通过电弧炉熔炼制备得到合金铸锭，然后通过粉碎、表面活性剂辅助球磨，并通过调整Mn、Cu、C元素的含量，获得一种性能高、形貌可控的各向异性永磁粉末。并通过化学方法制备出纳米Fe、FeCo粉，使之与制备出MnAlCuC片状粉末进行复合，从而获得软硬磁双相复合的MnAl基永磁粉末，这种永磁粉末通过后续致密化，可获得高性能、无稀土含量MnAl基永磁体。