[发明专利]一种哈斯勒合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料，该材料的化学式为Mn₅₀Ni_50-xGa_x，其中x的原子百分比为2～14，该合金材料的组分比例和外部环境条件可以改变来调节该材料的交换偏置场；

所述哈斯勒合金材料通过如下方法制备得到：

步骤1、根据Mn₅₀Ni_50-xGa_x的原子百分比分别称取纯度不低于99.9％的Mn、Ni、Ga；

步骤2、熔炼Mn、Ni、Ga得到Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料样品；

步骤3、制备定向凝固Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料；

所述步骤3包括：

步骤3.1、将步骤2所得样品粗抛、清洗、钳碎后放入氧化铝陶瓷管内，用样品托一端堵住氧化铝陶瓷管的开口端，另一端通过样品托下方螺纹和牵引装置连接，封闭样品仓仓门，抽真空至6×10^-4Pa，关闭抽真空装置，向仓内充入氩气至5×10⁴Pa；

步骤3.2、通过所述牵引装置将样品托的位置降低12mm，然后设定加热程序至目标温度1700℃后保温5mins后进行拉伸程序；

步骤3.3、设定拉伸程序的拉伸速率为5μm/s，拉伸时间为150mins，开始拉伸；

步骤3.4、拉伸程序启动后牵引装置将陶瓷管以5μm/s的速度下拉至Ga-In合金溶液中，待氧化铝陶瓷管完全被Ga-In合金溶液浸没至样品完全凝固，拉伸程序终止；

步骤3.5、关闭加热电源，待样品仓内温度降至室温后打开样品仓取出氧化铝陶瓷管轻轻敲碎，取出棒材，即得到定向凝固Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料。

2.一种制备权利要求1所述具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料的方法，包括以下步骤：

步骤1、根据Mn₅₀Ni_50-xGa_x的原子百分比分别称取纯度不低于99.9％的Mn、Ni、Ga；

步骤2、熔炼Mn、Ni、Ga得到Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料样品；

步骤3、制备定向凝固Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料；

所述步骤3包括：

步骤3.1、将步骤2所得样品粗抛、清洗、钳碎后放入氧化铝陶瓷管内，用样品托一端堵住氧化铝陶瓷管的开口端，另一端通过样品托下方螺纹和牵引装置连接，封闭样品仓仓门，抽真空至6×10^-4Pa，关闭抽真空装置，向仓内充入氩气至5×10⁴Pa；

步骤3.2、通过所述牵引装置将样品托的位置降低12mm，然后设定加热程序至目标温度1700℃后保温5mins后进行拉伸程序；

步骤3.3、设定拉伸程序的拉伸速率为5μm/s，拉伸时间为150mins，开始拉伸；

步骤3.4、拉伸程序启动后牵引装置将陶瓷管以5μm/s的速度下拉至Ga-In合金溶液中，待氧化铝陶瓷管完全被Ga-In合金溶液浸没至样品完全凝固，拉伸程序终止；

步骤3.5、关闭加热电源，待样品仓内温度降至室温后打开样品仓取出氧化铝陶瓷管轻轻敲碎，取出棒材，即得到定向凝固Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料。

3.根据权利要求2所述的制备具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料的方法，所述步骤1中Mn、Ni、Ga的纯度为99.95％～99.98％。

4.根据权利要求2所述的制备具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料的方法，所述步骤2包括：将步骤1称取的Mn、Ni、Ga依次放入非自耗真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，关闭熔炼炉仓门抽真空至5.0×10^-3Pa以下，通入氩气至炉内压力为3.5×10⁴Pa，然后在仓内温度升至1500℃～1600℃下反复熔炼4次以上以使得哈斯勒合金材料样品成分均匀。

5.根据权利要求4所述的制备具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料的方法，所述氩气的纯度不低于99.9996％。

6.根据权利要求2所述的制备具有交换偏置效应的Mn-Ni-Ga哈斯勒合金材料的方法，所述步骤3.2按照设定加热程序，具体如下：

步骤3.2.1、设定起始温度为25℃，升温速率13.75℃/min，时间20mins，升温至300℃保温5mins；

步骤3.2.2、设定起始温度为300℃，升温速率25℃/min，时间40mins，升温至1300℃保温5mins；

步骤3.2.3、设定起始温度为1300℃，升温速率为20℃/min，时间20mins，升温至1700℃。