[发明专利]一种重稀土配化合物扩散获得高饱和磁化强度锰铋快淬合金的方法

说明书

本发明公开了一种重稀土配化合物扩散获得高饱和磁化强度锰铋快淬合金的方法，通过配料‑熔炼‑粗破碎‑快淬‑低温扩散退火的步骤制得锰铋快淬合金，将氟化铽、氟化镝等重稀土氟化物涂覆在Mn_xBi_100‑x快淬合金表面，重稀土化合物均匀包覆快淬合金表面，覆盖完全，在扩散过程中可实现稀土元素均匀扩散至锰铋分子的晶格中，从而稳定低温相，提高锰铋合金的饱和磁化强度，提高幅度最高达到200％以上；与传统的低温相获取方式相比，本发明工艺过程简单，易操作，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种高性能MnBi永磁合金的制备方法，尤其是重稀土化合物低温扩散制备高饱和磁化强度MnBi永磁合金的方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，特别是在汽车、航空航天等领域，各种极端环境条件下，对于各种材料有着更严格的要求。永磁体作为最重要功能的材料，在国民经济和科技领域应用越来越广。目前Nd-Fe-B磁体因其高的磁性能和良好的机械性能，备受人们的关注。但由于NdFeB磁体的居里温度仅为318℃，工作温度大都低于100℃，因此极大的限制其在高温度的使用。Mn-Bi永磁合金居里温度可达360℃，而且具有正的矫顽力温度系数特性，其内禀矫顽力在280℃仍高达25.8kOe，将尤其适用于高温环境下使用，因此受到人们广泛的研究和关注。但是由于MnBi合金在719K发生包晶反应时Mn原子很容易从MnBi液相偏析，很难得到纯的单相MnBi，直接影响了其饱和磁化强度。

由于锰、铋两种金属熔点温差较大，熔融态金属流动性较差，使得低温相含量较少，实际生产中往往通过长时间(大于24小时)低温热处理退火处理、放电等离子烧结等来提高低温相含量，浪费人力和物力资源的同时，还是无法保证低温相的含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重稀土配化合物扩散获得高饱和磁化强度锰铋快淬合金的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

第三种元素掺杂的方法是提高MnBi低温相含量的另一种方法。其中重稀土元素掺杂可以提高低温相的稳定性。本发明提出一种采用重稀土化合物扩散的方法制备高性能锰铋快淬合金。在无氧环境下将氟化铽、氟化镝等重稀土氟化物涂覆在锰铋快淬合金表面，然后通过低温扩散处理使得重稀土元素以原子的形式扩散进入锰铋分子的晶格中，使铽元素在合金中的均匀分布，改善了低温相的稳定性，显著提高快淬合金的饱和磁化强度。

为实现上述目的，本发明提供如下具体技术方案：一种重稀土配化合物扩散获得高饱和磁化强度锰铋快淬合金的方法,包含以下步骤：

1)配料：按照名义成分Mn_xBi_100-x(摩尔分数x＝45,50,55)，采用纯度为99.99％以上的Mn、Bi合金进行称重配料；

2)熔炼：采用电弧熔炼法将已配好的原料放入在氩气保护下的电弧熔炉中，熔炼得到Mn_xBi_100-x合金铸锭；

3)粗破碎：将步骤2)制得的Mn_xBi_100-x合金铸锭进行破碎；

4)快淬：将步骤3)制得的Mn_xBi_100-x合金铸锭碎块放入注射口径为0.5mm石英注射管中，熔体快淬前仪器真空度优于10-3Pa，然后充入在0.6Pa左右的氩气作保护气，进行熔体快淬甩带；

5)低温扩散退火：将步骤4)制得的Mn_xBi_100-x快淬带在无氧环境下涂覆氟化铽、氟化镝等重稀土氟化物进行扩散处理，扩散温度为150℃～250℃，扩散时间为3～5小时，最终获得高饱和磁化强度锰铋快淬合金；

其中，采用纯度99.99％以上的Mn、Bi合金以确保最终锰铋纯度；电弧熔炼环节采用氩气保护隔绝氧气参与反应，从而降低合金纯度以及破坏反应产物；