[发明专利]一种具有大的交换偏置效应的磁性形状记忆合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有大的交换偏置效应的磁性形状记忆合金材料，其特征在于其化学式为：Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉，其中，0≤x≤5，x表示原子百分比含量。

2.根据权利要求1所述的磁性形状记忆合金材料，其特征在于材料的形式为单晶或多晶。

3.一种制备如权利要求1或2所述的磁性形状记忆合金材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)称量配比

按化学式Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉的原子百分比称取纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的钴(Co)、纯度为99.9％的镍(Ni)和纯度为99.9％的锡(Sn)块材；

(2)制备多晶锭材

将称好的物料放在熔炼坩埚中，采用常规的电弧熔炼方法获得Mn₅₀Ni_41-xCoSn₉多晶，熔炼条件为：抽取真空，真空度达到1×10^-4Pa，通入氩气，使熔炼腔内部压力达到0.1MPa，产生电弧，熔炼电流100A，电弧头保持在样品上方2-5cm处反复小范围摆动约1min，每个样品翻转3次，共熔炼4次，以保证成分均匀，所获得的钮扣锭子样品用钽片包裹后装入密封的真空石英管中，在800℃下进行高温均匀化处理72h，然后进行淬火以实现原子高度有序排列，最终得到Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉磁性形状记忆合金多晶锭材。

4.一种制备如权利要求1或2所述的磁性形状记忆合金材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)称量配比

按化学式Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉的原子百分比称取纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的钴(Co)、纯度为99.9％的镍(Ni)和纯度为99.9％的锡(Sn)块材；

(2)制备多晶锭材

将称好的物料放在熔炼坩埚中，采用常规的电弧熔炼方法获得Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉多晶，熔炼条件为：抽取真空，真空度达到1×10^-4Pa，通入氩气，使熔炼腔内部压力达到0.1MPa，产生电弧，熔炼电流100A，电弧头保持在样品上方2-5cm处反复小范围摆动约1min，每个样品翻转3次，共熔炼4次，以保证成分均匀，所获得的钮扣锭子样品用钽片包裹后装入密封的真空石英管中，在800℃下进行高温均匀化处理72h，然后进行淬火以实现原子高度有序排列，最终得到Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉磁性形状记忆合金多晶锭材；

(3)将制得的多晶锭材放入一端开口、另一端密封，密封端开有小孔的石英管内，再将石英管开口端朝上安放到甩带机炉腔中，抽真空，待真空度达到6.6×10^-3Pa时，向甩带机炉腔通入高纯氩气，待甩带机炉腔内压强达到0.05MPa时，采用感应加热，并不断调节感应加热的功率，使合金处于熔融状态，然后从石英管开口端吹入具有一定压力的高纯氩气使熔融合金液体从石英管小孔中喷射到线速度为17m/s的高速旋转的铜轮上快速甩出，最终得到Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉磁性形状记忆合金多晶带材。

5.一种制备如权利要求1或2所述的磁性形状记忆合金材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)称量配比

按化学式Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉的原子百分比称取纯度为99.9％的锰(Mn)、纯度为99.9％的钴(Co)、纯度为99.9％的镍(Ni)和纯度为99.9％的锡(Sn)块材；

(2)制备多晶锭材

将称好的物料放在熔炼坩埚中，采用常规的电弧熔炼方法获得Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉多晶，熔炼条件为：抽取真空，直到真空度达到1×10^-4Pa，通入氩气，使熔炼腔内部压力达到0.1MPa，产生电弧，熔炼电流100A，电弧头保持在样品上方2-5cm处反复小范围摆动约1min，每个样品翻转3次，共熔炼4次，以保证成分均匀，所获得的钮扣锭子样品用钽片包裹后装入密封的真空石英管中，在800℃下进行高温均匀化处理72h，然后进行淬火以实现原子高度有序排列，最终得到Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉磁性形状记忆合金多晶锭材；

(3)将制得的多晶锭材盛放在坩埚中，采用常规的提拉法生长Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉单晶，其生长条件为：加热锭材使之熔融，其熔融环境为1×10^-2～5×10^-5Pa的真空或0.01～1MPa正压力的氩气保护气体，以0.5～50转/min的速率旋转的籽晶杆下端固定一个籽晶；所述的籽晶为成分相同或接近的、具有所需要的取向的单晶，在1000～1330℃的熔融温度条件下保持10～30min，用籽晶下端接触熔体的液面，然后以3～80mm/h的均匀速率提升籽晶杆，将凝固结晶的单晶向上提拉，并使生长的单晶直径变大或保持一定；当生长的单晶达到所需尺寸时，将单晶提拉脱离熔融的原料表面，以0.5～20℃/min的降温速率缓慢降低温度冷却至室温，最后将样品取出。进一步地，将上述制备好的样品在500～1200℃的温度范围内退火1～100h，然后再以1～100℃/s的降温速率冷却，最终得到Mn₅₀Ni_41-xCo_xSn₉磁性形状记忆合金单晶。