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技术

本发明专利技术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MnxBi100‑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，本发明专利技术工艺过程简单，易操作，降低了生产成本。

A Method for Diffusion of Heavy Rare Earth Compounds to Achieve High Saturation Magnetization Manganese Bismuth Rapid Quenching Alloys

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于材料科学
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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
技术介绍
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。本专利技术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，本专利技术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MnxBi100-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MnxBi100-x合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的MnxBi100-x合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的MnxBi100-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MnxBi100-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；作为优选，步骤5)中的重稀土氟化物为氟化铽或氟化镝。与现有的技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)将氟化铽、氟化镝等重稀土氟化物涂覆在MnxBi100-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；(2)与传统的低温相获取方式相比，本专利技术工艺过程简单，易操作，降低了生产成本。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本专利技术的构思前提下对本专利技术的方法简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。实施例1：1)配料：按照名义成分Mn45Bi55，以纯度为99.99％以上的Mn、Bi为原料，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Mn45Bi55合金3)粗破碎：将步骤2)制得的Mn45Bi55合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的Mn45Bi55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Mn45Bi55快淬合金在在无氧环境下涂覆氟化铽进行扩散处理情况下，退火温度为250℃，扩散时间为3小时，最终获得锰铋快淬合金；对照例1：1)配料：按照名义成分Mn45Bi55，以纯度为99.99％以上的Mn、Bi为原料，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Mn45Bi55合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的Mn45Bi55合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的Mn45Bi55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)低温退火：将步骤4)制得的Mn45Bi55快淬带进行退火处理，退火温度为250℃，扩散时间为3小时，最终获得锰铋快淬合金；将上述两种方法制备的样品，使用振动样品磁强计对其磁性能进行了测试。对比结果如表1所示。表1序号类别Mn45Bi55合金饱和磁化强度Ms(emu/g)1重稀土扩散59.8842未重稀土扩散19.567实施例2：1)配料：按照名义成分Mn50Bi50，以纯度为99.99％以上的Mn、Bi为原料，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Mn50Bi50合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的Mn50Bi50合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的Mn50Bi50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Mn50Bi50快淬合金在无氧环境下涂覆氟化镝进行扩散处理，扩散温度为200℃，扩散时间为4小时，最终获得锰铋快淬合金；比较例2：1)配料：按照名义成分Mn50Bi50。以纯度为99.99％以上的Mn、Bi为原料，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Mn50Bi50合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的Mn50Bi50合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的Mn50Bi50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)低温退火：将步骤4)制得的Mn50Bi50快淬合金进行退火处理，退火温度为200℃，退火时间为4小时，最终获得锰铋快淬合金；将上述两种方法制备的样品，使用振动样品磁强计对其磁性能进行了测试。对比结果如表2所示。表2序号类别饱和磁化强度Ms(T)1添加重稀土化合物52.4152不添加重稀土化合物20.619实施例3：1)配料：按照名义成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，包含以下步骤：1)配料：按照名义成分MnxBi100‑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MnxBi100‑x合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的MnxBi100‑x合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的MnxBi100‑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MnxBi100‑x快淬带在无氧环境下涂覆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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，包含以下步骤：1)配料：按照名义成分MnxBi100-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MnxBi100-x合金铸锭；3)粗破碎：将步骤2)制得的MnxBi100-x合金铸锭进行破碎；4)快淬：将步骤3)制得的MnxBi100-x合金铸锭碎块放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂元浩，吴琼，李进婷，泮敏翔，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33