專利名稱：Mn₅₀Co_xNi_ySn_z高溫鐵磁形狀記憶合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫鐵磁形狀記憶合金，特別涉及一種具有鐵磁性和高溫形狀記 憶效應(yīng)，如化學(xué)式Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
通常的形狀記憶合金在相對高的溫度下具有一種晶體結(jié)構(gòu)(以下稱為母相)，而 在相對低的溫度下自發(fā)變成另外一種晶體結(jié)構(gòu)，一般稱之為馬氏體相。當(dāng)從較高的溫度降 溫到較低的溫度時，材料從母相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相，該相轉(zhuǎn)變叫做馬氏體相變。反過來，從相 對低的溫度加熱材料，合金會從馬氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶?，這種相反的相轉(zhuǎn)變稱為馬氏體逆相 變。一般將馬氏體相變的開始點和終點，分別稱為M1點和Mf點，將馬氏體逆相變的開始和 終點，分別稱為As點和Af點。如果Ms和As之間差值較小，比如為幾度或幾十度，材料的這 種馬氏體相變被稱為熱彈性馬氏體相變。一般地，將某種合金材料在母相以確定的形狀冷 卻，直到馬氏體相后，再人為地改變原有形狀，然后，將合金材料升溫，直到轉(zhuǎn)變成母相時， 如果合金材料的形狀完全或部分地轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼男螤睿@種現(xiàn)象稱為形狀記憶效應(yīng)。另外， 如果在同樣的上述溫度循環(huán)中，母相的形狀在降溫引起的相變時刻變形，再在隨后的升溫 引起的逆相變時刻再變形，并且部分或全部地轉(zhuǎn)變成原來母相的形狀，被稱之為雙向形狀 記憶效應(yīng)。形狀記憶合金被廣泛用于各種“智能”型用途，如各種驅(qū)動器，溫度敏感元件、 醫(yī)療器械等。以往具有類似性質(zhì)的Ni2MnGa合金的母相脆性較大，同時Ga元素比較昂貴， 從而影響了材料的器件制作。并且，M2MnGa材料相變和逆相變溫度較低，影響了材料在更 高溫度環(huán)境中的應(yīng)用，例如文獻(xiàn):P. J. Webster, K. R. A. Ziebeck, S. L. Town, and Μ. S. Peak, PhilosophicalMagazine B，49，295 (1984)。后來，人們嘗試用其它元素代替Ga以使材料 具有更好的性質(zhì)，Ni2MnSn和Ni2MnAl的出現(xiàn)降低了材料的生產(chǎn)成本，但是NiMn-基形狀記 憶材料的相變溫度都不是很高，且材料較脆，不易制備，比如，2008年H. C. Xuan, K. X. Xie和 D. H. Wang 等人在 Applied Physics Letters 上發(fā)表的文章 Effect of annealing on the martensitic transformation and magnetocaloriceffect in Ni44^Mn44 2Snn 7ribbons φ 研究了化學(xué)式為Ni441Mn442Sr^7的合金的相變溫度僅為270Κ。且之后的研究大部分集中 于材料的其它性質(zhì)，如交換偏置、磁制冷效應(yīng)和巨霍爾效應(yīng)等，相應(yīng)的文獻(xiàn)有Chao Jing, Jiping Chen, Zhe Li, Yanfei Qiao, Baojuan Kang, Shixun Cao and Jincang Zhang, Journal of Alloys andCompounds 475(2009) 1-4 禾口 I. Dubenko, A. K. Pathak, S. Stadler and N. All, Physical Review B 80，092408 (2009)，而對提高其相變溫度的研究不多，這就 限制了這些合金在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種如化學(xué)式Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料，式 中O≤χ≤12，32≤y≤39，6≤ζ≤11，x+y+z = 50，χ、y、ζ表示原子百分比含量，該合 金材料可廣泛應(yīng)用于高溫領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的還在于提供一種如化學(xué)式Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料 的制備方法。本發(fā)明所述Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料的原子百分比組成是基于以 下原理確定的NiMn合金的馬氏體相變溫度為1000K，但是它的居里溫度很低，不具有磁場驅(qū)動 馬氏體相變的性質(zhì)，摻入Co以后，Co-Mn之間的交換作用比Ni-Mn之間的交換作用強，可以 提高材料的居里溫度，而過量的Co可以產(chǎn)生雜相，使相變消失，所以摻入一定量的Co后，再 用Sn取代M使材料的價電子減少，進(jìn)而降低材料的馬氏體相變溫度，在實驗過程中，單晶 薄帶的制備可以去除摻Co后產(chǎn)生的少量雜相，最終實現(xiàn)Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合 金。最終確定合金材料的組成為=Mn5tlCoxNiySnz，式中O彡χ彡12，32彡y彡39，6彡ζ彡11， x+y+z = 50，χ、y、ζ表示原子百分比含量。本發(fā)明所說的Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料的形式包括單晶和多晶。本發(fā)明給出的Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料的制備方法包括方法一制備多晶錠材(1)稱量配比按化學(xué)式Mn5tlC0xNiySnz的原子百分比稱取純度為99. 9%的錳(Mn)、純度為99. 9% 的鈷(Co)、純度為99. 9%的鎳(Ni)和純度為99. 99%的錫(Sn)塊材；(2)熔煉(制備)多晶錠材將稱好的物料放在熔煉坩堝中，采用常規(guī)的電弧熔煉方法獲得Mn5ciCoxNiySnz多晶， 熔煉條件為抽取真空使真空度達(dá)到lX10_4Pa，通入氬氣，使熔煉腔內(nèi)部壓力達(dá)到0. IMPa, 產(chǎn)生電弧，熔煉電流100A，電弧頭保持在樣品上方2-5cm處反復(fù)小范圍擺動約lmin，每個樣 品翻轉(zhuǎn)3次，共熔煉4次以保證成分均勻，所獲得的鈕扣錠子樣品用鉭片包裹后裝入密封的 真空石英管中在800°C下進(jìn)行高溫均勻化處理72h，然后進(jìn)行淬火以實現(xiàn)原子高度有序排 列，最終獲得Mn5ciCoxNiySnz鐵磁形狀記憶合金多晶錠材。方法二 快淬甩帶，制備多晶薄帶將按照方法一制得的多晶錠材放入一上端開口、底部密封且底部帶有小孔的石英 管內(nèi)，再將石英管開口端朝上安放到甩帶機(jī)爐腔中，抽真空，待真空度達(dá)到6. 6 X IO-3Pa時， 向甩帶機(jī)爐腔通入高純氬氣，待甩帶機(jī)爐腔內(nèi)壓強達(dá)到350毫米汞柱(_0.05Mpa)時，采用 感應(yīng)加熱，并不斷調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱的功率，使合金處于熔融狀態(tài)，然后從石英管開口端吹入具 有一定壓力的高純氬氣使熔融合金液體從小孔中噴射到線速度為17m/s的高速旋轉(zhuǎn)的銅 輪上快速甩出，最終獲得Mn5ciCoxNiySnz鐵磁形狀記憶合金多晶薄帶。方法三提拉法長單晶，制備形狀記憶合金單晶將按照方法一制得的多晶錠材盛放在坩堝中，采用常規(guī)的提拉法生長 Mn5ciCoxNiySnz單晶，其生長條件為加熱錠材使之熔融，其熔融環(huán)境為1 X 10_2 5X 10_5Pa 的真空或0. 01 IMPa正壓力的氬氣保護(hù)氣體，以0. 5 50轉(zhuǎn)/min的速率旋轉(zhuǎn)的籽晶桿下 端固定一個籽晶；所述的籽晶為成分相同或接近的、具有所需要的取向的單晶，在1000 1330°C的熔融溫度條件下保持10 30min，用籽晶下端接觸熔體的液面，然后以3 80mm/ h的均勻速率提升籽晶桿，將凝固結(jié)晶的單晶向上提拉，并使生長的單晶直徑變大或保持 一定；當(dāng)生長的單晶達(dá)到所需尺寸時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面，以0. 5 20°C /min的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出。進(jìn)一步地，將上述制備好的樣品再在 500 1200°C的溫度范圍內(nèi)退火0. 01 100h，然后再以0. 01 1000°C /s的降溫速率冷 卻，最終獲得Mn5tlC0xNiySnz鐵磁形狀記憶合金單晶。在本發(fā)明的制備方法三中，生長加熱方式可用50 245千赫茲的射頻加熱或電阻 加熱方式。所述的坩堝可以是磁懸浮冷坩堝、石墨坩堝、石英坩堝中的一種。根據(jù)不同的用途，本發(fā)明提供的具有高溫形狀記憶效應(yīng)的磁性材料其馬氏體相變 的各個特征溫度點和分子磁矩值以及居里溫度值可通過改變Mn，Co, Ni, Sn組成比加以調(diào) 整。準(zhǔn)確地說，本發(fā)明Mn5tlC0xNiySnz合金材料馬氏體相變溫度可在50K 600K的大范圍內(nèi) 任意可調(diào)，分子磁矩值在3 μ B 6 μ B可調(diào)，居里溫度值最高可達(dá)560K，這些參數(shù)可以滿足 各種不同的應(yīng)用要求。同時該Mn5ciCoxNiySnz材料可以制備成錠材、薄帶以及單晶等形式方 便應(yīng)用到不同領(lǐng)域。本發(fā)明取得的有益效果是本發(fā)明提供的具有高溫形狀記憶效應(yīng)的Mn5ciCoxNiySnz 合金材料具有廣泛的用途，例如驅(qū)動器，溫度和/或磁性敏感元件，磁制冷器件和設(shè)備，磁 存儲器，微型機(jī)電器件和系統(tǒng)等。常規(guī)的熔煉設(shè)備、快淬甩帶設(shè)備或提拉單晶設(shè)備均能成功 制備，而不需要附加其它設(shè)備，因此，本發(fā)明的制備方法成本低、易于工業(yè)化批量生產(chǎn)。


圖 1 是 Mn5tlCoxNiySnz 合金 DSC 圖。圖2是Mn5tlC0xNiySnz合金交流磁化率圖。圖3 是 Mn5tlCo4Ni37Sn9 合金 M-H 曲線。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明。實施例1制備Mn5tlNi39Sn11鐵磁形狀記憶合金多晶錠材(1)稱量配比按化學(xué)式Mn5tlNi39Sn11的原子百分比稱取純度為99. 9%的錳(Mn)、純度為99. 9% 的鎳(Ni)和純度為99. 9%的錫(Sn)；(2)熔煉(制備)多晶錠材將上述稱好的Mn、Ni塊材放在熔煉坩堝中，抽取真空使得真空度達(dá)到1 X 10_4Pa， 通入氬氣，使熔煉腔內(nèi)部壓力達(dá)到0. IMPa，產(chǎn)生電弧，熔煉電流100A，電弧頭保持在樣品上 方2-5cm處反復(fù)小范圍擺動約lmin，每個樣品翻轉(zhuǎn)3次，共熔煉4次以保證成分均勻，所獲 得的鈕扣錠子樣品用鉭片包裹后裝入密封的真空石英管中在800°C下進(jìn)行高溫均勻化處理 72h，然后進(jìn)行淬火以實現(xiàn)原子高度有序排列，最終獲得Mn5tlNi39Sn11形狀記憶合金多晶錠 材。采用線切割方法，在上述制得的Mn5tlNi39Sn11多晶錠材中切取尺寸為1 X 1 X 3mm3的 長方體作為相變測試樣品，采用示差掃描量熱分析儀(DSC)測量馬氏體相變溫度為98K(如 圖1所示)，適用于極低溫度的應(yīng)用，用交流磁化率測試系統(tǒng)測量樣品的交流磁化率曲線 (如圖2所示)，在50K時交流磁化率出現(xiàn)了尖峰，說明磁材料在50K以下有自旋玻璃態(tài)的 存在，為基礎(chǔ)研究提供了一個新的阻挫系統(tǒng)；對樣品進(jìn)行了相變和磁性分析，相應(yīng)數(shù)值見表1。 實施例2制備Mn5tlC04Ni37Sn9鐵磁形狀記憶合金多晶薄帶(1)稱量配比按化學(xué)式Mn5tlC04Ni37Sn9的原子百分比稱取純度為99. 9 %的錳(Mn)、純度為 99. 9%的鈷(Co)、純度為99. 9%的鎳(Ni)和純度為99. 9%的錫(Sn)；(2)熔煉(制備)多晶錠材將上述稱好的Mn、Co、Ni、Sn塊材放在熔煉坩堝中，抽取真空使得真空度達(dá)到 lX10_4Pa，通入氬氣，使熔煉腔內(nèi)部壓力達(dá)到0. IMPa ；產(chǎn)生電弧，熔煉電流100A，電弧頭保 持在樣品上方2-5cm處反復(fù)小范圍擺動約lmin，每個樣品翻轉(zhuǎn)3次，共熔煉4次以保證成分 均勻，所獲得的鈕扣錠子樣品用鉭片包裹后裝入密封的真空石英管中在800°C下進(jìn)行高溫 均勻化處理72h，然后進(jìn)行淬火以實現(xiàn)原子高度有序排列，最終獲得Mn5ciCo4Ni37Sn9形狀記憶 合金多晶錠材。(3)快淬甩帶，制備多晶薄帶將得到的電弧熔煉多晶錠材放入一上端開口、底部密封且底部帶有小孔的石英管 內(nèi)，再將石英管開口端朝上安放到甩帶機(jī)爐腔內(nèi)，抽真空，待真空度達(dá)到6. 6 X IO-3Pa時，向 甩帶機(jī)爐腔爐腔通入高純氬氣，待甩帶機(jī)爐腔內(nèi)壓強到達(dá)350毫米汞柱(_0.05Mpa)時，采 用感應(yīng)加熱，并不斷調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱的功率，使合金處于白炙的熔融狀態(tài)，從石英管開口端吹 入具有一定壓力的高純氬氣使熔融合金液體從小孔中噴射到線速度為17m/s的高速旋轉(zhuǎn) 的銅輪上快速甩出，得到多晶薄帶，寬度為3-4mm，厚度為40-50 μ m。將上述制得的Mn5ciCo4Ni37Sn9多晶甩帶樣品，用示差掃描量熱分析儀(DSC)測量馬 氏體相變溫度(如圖1所示)，馬氏體相變溫度為219K ；用交流磁化率測試系統(tǒng)測量樣品的 交流磁化率曲線(如圖2所示)，發(fā)現(xiàn)其相變溫度與DSC測試一致，高于Mn5tlNi39Sn11材料； 利用PPMS在相變溫度附近測量了樣品的M-H曲線(如圖3所示)，觀察到明顯的雙程變磁 轉(zhuǎn)變，因此該材料具有磁場驅(qū)動馬氏體相變的雙程記憶效應(yīng)，即在特定溫度下只改變磁場 就能實現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)；對樣品進(jìn)行了相變和磁性分析，相應(yīng)數(shù)值見表1。實施例3制備組成為=Mn5tlC08Ni34Sn8的鐵磁形狀記憶合金多晶錠材制備方法同實施例1，測量其DSC曲線(如圖1所示)，樣品的馬氏體相變溫度 為317K ；測量交流磁化率曲線(如圖2所示)，馬氏體相變溫度與DSC —致，且居里溫度為 520K ；對樣品進(jìn)行了相變和磁性分析，相應(yīng)數(shù)值見表1。實施例4制備組成為=Mn5ciCo12Ni32Sn9的鐵磁形狀記憶合金單晶(1)稱量配比按化學(xué)式Mn5tlC0l2Ni32Sn9的原子百分比稱取純度為99. 9 %的錳(Mn)、純度為 99. 9%的鈷(Co)、純度為99. 9%的鎳(Ni)和純度為99. 9%的錫(Sn)；(2)熔煉(制備)多晶錠材將上述稱好的Mn、Co、Ni、Sn塊材放在熔煉坩堝中，抽取真空使得真空度達(dá)到 lX10_4Pa，通入氬氣，使熔煉腔內(nèi)部壓力達(dá)到0. IMPa ；產(chǎn)生電弧，熔煉電流100A，電弧頭保 持在樣品上方2-5cm處反復(fù)小范圍擺動約lmin，每個樣品翻轉(zhuǎn)3次，共熔煉4次以保證成分 均勻，所獲得的鈕扣錠子樣品用鉭片包裹后裝入密封的真空石英管中在800°C下進(jìn)行高溫 均勻化處理72h，然后進(jìn)行淬火以實現(xiàn)原子高度有序排列，最終獲得Mn5ciCo12Ni32Sn9鐵磁形狀記憶合金多晶錠材。(3)提拉法長單晶采用生長參數(shù)為245千赫茲的射頻加熱，以0. 01到IMPa正壓力的氬氣做為保護(hù) 氣體，在磁懸浮冷坩堝中，加熱功率20千瓦。將30g左右電弧熔煉的多晶錠材盛放在坩 堝中，加熱到1230°C熔融，保持10 30min ；用2X2X7mm尺寸的NiMnSn
取向單晶 為籽晶生長單晶；其生長過程中籽晶桿旋轉(zhuǎn)速率為30轉(zhuǎn)/min，提拉生長速率為30mm/h ； 當(dāng)獲得直徑為10mm，長度為IOOmm的高質(zhì)量單晶時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面，以 0. 5 20°C /min的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出；將制備好的樣品再在 500-1200°C的溫度范圍內(nèi)退火0. 01 100h，然后再以0. 01 1000°C /s的降溫速率冷卻， 得到Mn5tlC0l2Ni32Sn9單晶樣品。將Mn5tlC0l2Ni32Sn9單晶樣品沿W01]方向切割成小樣品，測量其DSC和交流磁化 率，該單晶的性質(zhì)與它的多晶薄帶的性質(zhì)相同。實施例5制備組成為=Mn5tlC0l2Ni32Sn8的鐵磁形狀記憶合金單晶(1)稱量配比方法同實施例4。(2)熔煉(制備)多晶錠材方法同實施例4。(3)提拉法長單晶采用生長參數(shù)為150千赫茲的射頻加熱，以0. 01到IMPa正壓力的氬氣做為保護(hù) 氣體，在石墨坩堝中，加熱功率20千瓦。將30g左右電弧熔煉的多晶錠材盛放在坩堝中，加 熱到1230°C熔融，保持10 30min ；用2X2X7mm尺寸的NiMnSn
取向單晶為籽晶生長 單晶；其生長過程中籽晶桿旋轉(zhuǎn)速率為30轉(zhuǎn)/min，提拉生長速率為30mm/h ；當(dāng)獲得直徑為 10mm，長度為IOOmm的高質(zhì)量單晶時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面，以0. 5 20°C /min 的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出，將制備好的樣品再在500-1200°C的溫度 范圍內(nèi)退火0. 01 100h，然后再以0. 01 IOOO0C /s的降溫速率冷卻，得到Mn5tlCo12Ni32Sn8 單晶樣品。將Mn5tlC0l2Ni32Sn8單晶樣品沿W01]方向切割成小樣品，測量其DSC和交流磁化 率，該單晶的性質(zhì)與它的多晶錠材的性質(zhì)相同。實施例6制備組成為=Mn5tlC0l2Ni32Sn6的鐵磁形狀記憶合金單晶(1)稱量配比方法同實施例4。(2)熔煉(制備)多晶錠材方法同實施例4。(3)提拉法長單晶采用生長參數(shù)為100千赫茲的射頻加熱，以0. 01到IMPa正壓力的氬氣做為保護(hù) 氣體，在石英坩堝中，加熱功率20千瓦。將30g左右電弧熔煉的多晶錠材盛放在坩堝中，加 熱到1230°C熔融，保持10 30min ；用2X2X7mm尺寸的NiMnSn
取向單晶為籽晶生長 單晶，其生長過程中籽晶桿旋轉(zhuǎn)速率為30轉(zhuǎn)/min，提拉生長速率為30mm/h ；當(dāng)獲得直徑為 10mm，長度為IOOmrn的高質(zhì)量單晶時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面，以0. 5 20°C /min的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出；將制備好的樣品再在500-1200°C的溫度 范圍內(nèi)退火0. 01 100h，然后再以0. 01 IOOO0C /s的降溫速率冷卻，得到Mn5tlCo12Ni32Sn6 單晶樣品。將Mn5tlC0l2Ni32Sn6單晶樣品沿W01]方向切割成小樣品，測量其DSC和交流磁化 率，獲得各種特性曲線，其馬氏體相變溫度為528K，居里溫度是552K，是目前所發(fā)現(xiàn)的鐵磁 形狀記憶合金中居里溫度最高的材料，樣品的分子磁矩值高達(dá)6. 04 μ Β，也是目前鐵磁形狀 記憶合金中磁性最強的材料。表1給出的是不同成分的Mn5ciCoxNiySnz材料的馬氏體相變溫度(Tm)、馬氏體逆向 變溫度(Ta)、居里溫度(Τ。)和分子磁矩(M)值。表 權(quán)利要求
1.一種Mn5tlC0xNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料，其特征在于式中0彡χ彡12， 32 ^ y ^ 39,6 ^ ζ ^ 11, x+y+z = 50，χ、y、ζ 表示原子百分比含量。
2.如權(quán)利要求1所述的Mn5ciCoxNiySnz高溫形狀記憶合金材料，其特征在于材料的形 式分為單晶和多晶。
3.一種制備如權(quán)利要求1或2所述Mn5ciCoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料的方法， 其特征在于包括如下步驟(1)稱量配比按化學(xué)式Mn5tlC0xNiySnz的原子百分比稱取純度為99. 9%的錳(Mn)、純度為99. 9%的鈷 (Co)、純度為99. 9%的鎳(Ni)和純度為99. 99%的錫(Sn)塊材；(2)熔煉(制備)多晶錠材將稱好的物料放在熔煉坩堝中，采用常規(guī)的電弧熔煉方法獲得Mn5ciCoxNiySnz多晶，熔煉 條件為抽取真空使真空度達(dá)到lX10_4Pa，通入氬氣，使熔煉腔內(nèi)部壓力達(dá)到0. IMPa，產(chǎn)生 電弧，熔煉電流100A，電弧頭保持在樣品上方2-5cm處反復(fù)小范圍擺動約lmin，每個樣品翻 轉(zhuǎn)3次，共熔煉4次以保證成分均勻，所獲得的鈕扣錠子樣品用鉭片包裹后裝入密封的真空 石英管中在800°C下進(jìn)行高溫均勻化處理72h，然后進(jìn)行淬火以實現(xiàn)原子高度有序排列，最 終獲得Mn5tlC0xNiySnz鐵磁形狀記憶合金多晶錠材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于將獲得的多晶錠材放入一上端開口、 底部密封且底部帶有小孔的石英管內(nèi)，再將石英管開口端朝上安放到甩帶機(jī)爐腔中，抽真 空，待真空度達(dá)到6. 6X ICT3Pa時，向甩帶機(jī)爐腔內(nèi)通入高純氬氣，待甩帶機(jī)爐腔內(nèi)壓強到 達(dá)350毫米汞柱(-0. 05Mpa)時，采用感應(yīng)加熱，并不斷調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱的功率，使合金處于熔 融狀態(tài)，然后從石英管開口端吹入高純氬氣使熔融合金液體從小孔中噴射到線速度為17m/ s的高速旋轉(zhuǎn)的銅輪上快速甩出，最終獲得Mn5ciCoxNiySnz鐵磁形狀記憶合金多晶薄帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于將獲得的多晶錠材盛放在坩堝中，采 用常規(guī)的提拉法生長Mn5ciCoxNiySnz單晶，其生長條件為加熱錠材使之熔融，其熔融環(huán)境為 1 X 1(Γ2 5 X ICT5Pa的真空或0. 01 IMPa正壓力的氬氣保護(hù)氣體，以0. 5 50轉(zhuǎn)/min的 速率旋轉(zhuǎn)的籽晶桿下端固定一個籽晶，所述的籽晶為成分相同或接近的、具有所需要的取 向的單晶，在1000 1330°C的熔融溫度條件下保持10 30min，用籽晶下端接觸熔體的液 面，然后以3 80mm/h的均勻速率提升籽晶桿，將凝固結(jié)晶的單晶向上提拉，并使生長的單 晶直徑變大或保持一定，當(dāng)生長的單晶達(dá)到所需尺寸時，將單晶提拉脫離熔融的原料表面， 以0. 5 20°C /min的降溫速率緩慢降低溫度冷卻至室溫，最后取出樣品，將上述制備好的 樣品在500 1200°C的溫度范圍內(nèi)退火0. 01 100h，然后再以0. 01 1000°C /s的降溫 速率冷卻，最終得到Mn5ciCoxNiySnz鐵磁形狀記憶合金單晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于生長加熱方式為50 245千赫茲的 射頻加熱或電阻加熱方式，所述的坩堝是磁懸浮冷坩堝、石墨坩堝、石英坩堝中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Mn50CoxNiySnz高溫鐵磁形狀記憶合金材料，式中，0≤x≤12，32≤y≤39，6≤z≤11，x+y+z＝50，x、y、z表示原子百分比含量。其制備方法一按化學(xué)式稱量原料，將原料盛放在水冷銅坩堝中，采用常規(guī)的電弧熔煉法制得Mn50CoxNiySnz多晶錠材?；蚍椒ǘ⒎椒ㄒ坏玫降亩嗑уV料采用快淬甩帶的方法制得Mn50CoxNiySnz多晶薄帶?；蚍椒ㄈ龑⒅频玫亩嗑уV材采用常規(guī)的提拉法生長制得Mn50CoxNiySnz磁性單晶。本發(fā)明的磁性材料可用于制作驅(qū)動器、溫度和/或磁性敏感元件、磁制冷器件和設(shè)備、磁存儲器、微型機(jī)電器件和系統(tǒng)等。
文檔編號C30B15/00GK102115914SQ20101058823
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者侯登錄, 李遠(yuǎn)征, 王曙巧, 甄聰棉, 馬麗 申請人:河北師范大學(xué)