一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金及其制备方法技术

本申请属于复合结构合金技术领域，尤其涉及一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金及其制备方法。本申请的锰基纳米晶/非晶复合结构合金，通式为：Mn

【技术实现步骤摘要】
一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金及其制备方法


[0001]本申请属于复合结构合金
，尤其涉及一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]在合金或复合材料中，组分之一出现一维、二维或三维尺度上的纳米化，往往表现出更为优异的结构与性能。Fe
‑
基、Co
‑
基，Mg
‑
基、Al
‑
基等合金的纳米晶/非晶双相复合结构材料的制备，显示特别突出的性能。Mn在过渡族金属元素中是一种具有奇特结构与磁性的金属元素。然而，现有锰基非晶合金的文献报道，而且主要是利用磁控溅射法和机械球磨法制备二元体系(如Mn
‑
Si、Mn
‑
Ge、Mn
‑
C、Mn
‑
B、Mn
‑
Zr、Mn
‑
Y等)的锰基非晶合金薄膜或粉末，并在这些锰基非晶态样品中发现自旋玻璃转变行为，但是并未涉及锰基非晶/纳米晶材料颗粒的探究。
[0003]磁斯格明子是一种具有拓扑保护特性的涡旋状的磁结构。这种磁结构因为具有非平庸的拓扑保护性质、局域的粒子特性(尺寸最小可达3nm)、灵活的动力学特性(可被磁场、电场、电流等调控)等，有望作为新一代磁存储基本单元实现高密度、低能耗、非易失性信息存储。除了磁储存，还可以利用斯格明子丰富而新奇的物理特性实现逻辑运算、类晶体管结构、纳米振荡器等，在电子学领域可实现同时利用电子电荷和自旋双重属性，设计出功能更为高效的微电子学器件。<br/>[0004]然而，目前发现的磁斯格明子材料，大多数材料中的斯格明子拓扑磁结构需要在低温和外磁场的双重作用下才可以稳定，只有极少数材料达到室温以上，但还需一定的外磁场加以稳定，可见，在室温下零磁场能稳定的磁斯格明子的材料极稀少。因此，寻找一种具有宽温域零磁场稳定的斯格明子磁结构材料是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金及其制备方法，该复合结构合金具有优异的磁性转变特性和丰富的磁结构，提供了一种宽温域零磁场稳定的斯格明子磁结构材料的可能性，在自旋电子学领域具备的学术研究价值和潜在的实际应用价值。
[0006]本申请第一方面提供了一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其通式如下：
[0007]Mn
bal
Si
a
B
b
M
c
R
d
T
e
；
[0008]所述通式中，Mn
bal
表示以Mn为主要组元的合金体系，其原子摩尔数bal≥55；Si元素的摩尔数a满足10≤a＜30；B元素的摩尔数b满足5＜b≤12；M选自Fe、Co、Ni或Cr元素中的一种或几种，且原子摩尔数c为0≤c≤25；R选自Ag、Mg和Cu元素中的一种或几种，且其原子摩尔数d为0≤d≤5；T选自Zr、Ti、V、Nb、Hf和Ta中的一种或几种，且满足原子数e满足0≤e≤8；bal+a+b+c+d+e之和的原子摩尔数为100。
[0009]另一实施例中，所述M元素和所述T元素同时存在；所述M元素和所述T元素同时不
存在；所述R元素和所述T元素同时存在。
[0010]另一实施例中，所述M选自Fe。
[0011]另一实施例中，所述R选自Ag或Cu。
[0012]另一实施例中，所述T选自Nb、Zr或V中的一种。
[0013]具体的，所述M和所述T元素同时存在，二者的协同作用可以有效促进锰或锰硅的成核析出，使非晶合金由单级晶化转变为双级晶化。
[0014]另一实施例中，所述锰基纳米晶/非晶复合结构合金的化学式为：Mn
68
Si
25
B7、Mn
64
Si
25
B7Ag1Nb3、Mn
64
Si
25
B7Cu1Nb3或Mn
55
Fe
15
Si
20
B7EM3；其中，EM为Nb、Zr和V中的一种或多种。
[0015]具体的，所述Mn
55
Fe
15
Si
20
B7EM3，EM为Nb、Zr和V中的一种或多种，包括Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb3、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Zr3或Mn
55
Fe
15
Si
20
B7V3、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb1Zr1V1、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb2Zr1、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb1Zr2、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Zr2V1、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Zr1V2、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb2V1、Mn
55
Fe
15
Si
20
B7Nb1V2。
[0016]本申请第二方面提供了一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金的制备方法，包括：
[0017]步骤1、根据所述锰基纳米晶/非晶复合结构合金的配比，将所述锰基纳米晶/非晶复合结构合金的原料混合处理，然后进行熔体快淬后得到非晶态合金带材；
[0018]步骤2、根据所述非晶态合金带材的热特征温度值，对所述非晶态合金带材进行退火热处理，制得锰基纳米晶/非晶复合结构合金。
[0019]另一实施例中，步骤1中，所述处理为电弧熔炼处理或磁控溅射处理。
[0020]具体的，所述电弧熔炼处理包括：根据所述锰基纳米晶/非晶复合结构合金的各元素原子百分配比，计算转换成原子的重量百分配比，再乘以10g获得每个单质元素所需的重量，利用表1所给的原材料进行配料。每个原材料按原子百分比例配料完成后，使用WK
‑
IIA型非自耗真空电弧熔炼炉进行电弧熔炼。为保证非晶态合金带材母合金的质量，在熔炼前对炉体抽真空，使其真空度达3.0
×
10
‑4Pa以下，然后通入高纯氩气(纯度99.99％)，此处氩气除了作为保护外，还充当引弧和热源的作用。每批样品在熔炼时，预留一个熔炼锅盛放钛锭，并在熔炼时首先熔炼钛锭，以吸收熔炼炉内的残余氧气，然后再利用电弧对样品进行熔炼，每个样品都要翻转反复熔炼3～4次，以确保合金成分的均匀，减少合金元素的成分偏析，获得高质量非晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其特征在于，其通式如下：Mn
bal
Si
a
B
b
M
c
R
d
T
e
；所述通式中，Mn
bal
表示以Mn为主要组元的合金体系，其原子摩尔数bal≥55；Si元素的摩尔数a满足10≤a＜30；B元素的摩尔数b满足5＜b≤12；M选自Fe、Co、Ni或Cr元素中的一种或几种，且原子摩尔数c满足0≤c≤25；R选自Ag、Mg和Cu元素中的一种或几种，且其原子摩尔数d满足0≤d≤5；T选自Zr、Ti、V、Nb、Hf和Ta中的一种或几种，且其原子数e满足0≤e≤8；bal+a+b+c+d+e之和的原子摩尔数为100。2.根据权利要求1所述的锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其特征在于，所述通式中，所述M选自Fe。3.根据权利要求1所述的锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其特征在于，所述通式中，所述R选自Ag或Cu。4.根据权利要求1所述的锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其特征在于，所述通式中，所述T选自Nb、Zr或V中的一种。5.根据权利要求1所述的锰基纳米晶/非晶复合结构合金，其特征在于，所述锰基纳米晶/非晶复合结构合金的化学式为：Mn
68
Si
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗厅，杨元政，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：