[发明专利]通过电弧熔炼和铜模喷铸制备磁热材料Mn-Ni-Ge:Fe基系列合金棒材的方法

摘要

本发明公开了一种通过电弧熔炼及铜模喷铸制备磁热材料Mn-Ni-Ge:Fe基系列合金棒材的方法，其具体步骤为：配料：按化学计量比计算出所需Mn、Ni、Fe、Ge等金属单质的质量,成分配比采用MnNi_1-xFe_xGe和Mn_1-xFe_xNiGe；电弧熔炼：将已经配好的原料放入水冷式铜坩埚中，真空环境回充入氩气进行电弧熔炼，获得Mn-Ni-Ge:Fe基合金铸锭；铜模喷铸：将Mn-Ni-Ge:Fe基合金铸锭剪开装入内径为10mm的石英管中，通过高频感应加热设备使石英管中铸锭熔化，然后通过氮气加压使熔融样品通过石英管底部的小孔喷到带有水冷的铜模上得到合金棒材。热处理：将棒材样品取其一部分密封于石英管中，在高温炉中进行退火热处理，然后放入冷水中淬火或者随炉降低至室温。本发明制备方法简单方便，这种方法易于制备形状规则的棒材作为磁制冷材料,降低了制备成本和能源消耗。

主权项

一种通过电弧熔炼和铜模喷铸制备磁热材料Mn‑Ni‑Ge:Fe基系列合金棒材的方法，所述方法包括以下步骤：(一) 配料：按化学计量比计算出所需Mn、Ni、Fe、Ge等金属单质的质量，其Mn的配比比计算的量多3at.%；成分配比采用MnNi_1‑xFe_xGe和Mn_1‑xFe_xNiGe，其中x限定范围对MnNi_1‑xFe_xGe是0.12<x<0.21；对Mn_1‑xFe_xNiGe是0.04<x<0.10 ；(二) 电弧熔炼：将已经配好的原料放入水冷式电弧炉的铜坩埚中，然后将真空度抽至10^‑4 Pa以下，回充入纯度为99.999%氩气达0.9大气压后进行电弧熔炼，重复3‑4次，获得比较均匀的Mn‑Ni‑Ge:Fe基合金铸锭；(三) 铜模喷铸：打磨掉熔炼好的Mn‑Ni‑Ge:Fe基合金铸锭表面的氧化层，剪碎，然后放入内径10mm的石英管中，将炉腔内真空度抽至10^‑4 Pa，再回充入纯度为99.999%的氩气至1个大气压，通过高频感应加热设备将铸锭熔化，然后通过氮气加压使熔融样品通过直径约为0.1‑0.2 mm的小孔喷到带有水冷的铜模上，从而得到棒材，样品直径2‑6 mm；(四) 均匀化热处理：将棒材样品取其一部分放入一端封闭的内径10mm石英管中，将真空度抽至4Pa以下，充入0.5个大气压的氩气用来洗气，重复操作3‑5次，然后用乙炔焰迅速将细长的石英管烧断，将棒材样品封入抽真空后的石英管中；然后将封好的样品放入高温炉中进行退火热处理，退火温度根据具体成分设定在600℃‑900℃，时间设定24 h ‑100h，然后取出迅速放入冷水中淬火或者随炉降温至室温，即获得理想的Mn‑Ni‑Ge:Fe基系列合金棒材。