MnBi基磁性物质、其制备方法、MnBi基烧结磁体及其制备方法

MnBi基磁性物质、其制备方法、MnBi基烧结磁体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通过诸如快速冷却和低溫热处理的方法制备MnBi基磁性物质的方 法；通过所述制备方法制备的具有优异磁特性的MnBi基磁性物质；使用所述MnBi基磁性 物质的MnBi基烧结磁体，所述MnBi基烧结磁体适用于在具有耐热特性条件下即在高溫下 驱动的装置；W及所述MnBi基烧结磁体的制备方法。
【背景技术】
[0002] 显示铁磁特性的低溫相化TP)MnBi是由不含稀±的材料形成的永久磁体，且其矫 顽力在-123°C~277°C的溫度下具有正溫度系数。因此所述LTPMnBi在150°CW上的溫度 下显示比Ndz化永久磁体的矫顽力更大的矫顽力。 阳00引 因此，LTPMnBi是一种适用于在高溫（lOOr~200°C)下驱动的发动机的材料。 当通过使用显示磁性能指标的最大磁能积（度H)mJ值进行比较时，LTPMnBi在性能方面比 现有铁氧体永久磁体更好，并可W实现与稀±Nd2Fel4B粘接磁体相当或超过其性能的性能， 由此其可W作为代替运些磁体的材料。
[0004] 然而，通过现有普通合成方法难W制备单相LTPMnBi。因为Mn与Bi的烙点之差 为约975°CW上，所W难W制备晶锭（ingot)，并需要在340°CW下实施热处理过程，所述溫 度对于制备单相LTPMnBi是相对低的溫度，使得存在如下问题：由于在转烙反应中Mn的缓 慢扩散反应而导致Mn原子的分开。因为运些原因，难W制备单相LTPMnBi。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供=MnBi基磁性物质，所述MnBi基磁性物质具有优异的磁特性 并通过诸如同时烙化并快速冷却的方法由烙点差大的两种金属制得；所述MnBi基磁性物 质的制备方法；通过使用所述MnBi基磁性物质制备MnBi基烧结磁体的方法；W及MnBi基 烧结磁体，所述MnBi烧结磁体在高溫下具有优异的磁特性。
[0006] 根据本发明示例性实施方式的制备MnBi基磁性物质的方法包括：(a)通过将儘 基材料和祕基材料同时烙化制备混合烙体；化）通过对所述混合烙体进行冷却形成非磁性 MnBi基带；W及（C)通过实施热处理将所述非磁性MnBi基带转化成磁性MnBi基带。
[0007] 步骤（a)中的烙化可W在1200°CW上的溫度下实施。步骤（a)中的烙化可W为 包括选自如下方法中的任意一种方法的快速加热方法：感应加热法、电弧烙炼法、机械化学 法、烧结法及它们的组合。
[0008] 步骤化）中的冷却可W为包括选自如下方法中的任意一种方法的快速冷却方法： 快速凝固法巧SP)、雾化器法及它们的组合。
[0009] 快速凝固法可W具有55m/s~75m/s的轮速度。
[0010] 步骤（C)中的热处理可W在280°C~340°C的溫度下并在ImPa~SmPa的压力下 头施。 W11] 可W将步骤（C)中的热处理实施2小时~5小时。
[0012] 步骤（C)中的热处理可W包括低溫热处理过程，该低溫热处理过程引起包含在非 磁性MnBi基带中的Mn的扩散。 阳013] 根据本发明另一个示例性实施方式的MnBi基磁性物质是单相MnBi基磁性物质， 其具有IOOnmW下的Bi晶体平均尺寸，并包括MnBi相和富Bi相。
[0014] MnBi基磁性物质的Mn对Bi的原子比可W为3:7~7:3。
[0015] MnBi基磁性物质可W包括90%W上的MnBi低溫相〇；rP)。
[0016] 根据本发明另一个示例性实施方式的制备MnBi基烧结磁体的方法包括：(a)通过 将上述MnBi基磁性物质粉碎制备磁性粉末；化）在施加磁场的状态下对所述磁性粉末进行 成型；W及（C)对所述成型的磁性粉末进行烧结。
[0017] 步骤（a)中的粉碎可W通过制造粉末的方法实施，所述方法包括球磨。
[0018] 可W将所述球磨实施2小时~5小时。
[0019] 可W在使球与MnBi基磁性物质W1:15~1:45的比例进行混合的同时实施所述 球磨。
[0020] 可WWIT~5T的强度施加步骤化）中的磁场。
[0021] 步骤（C)中的烧结可W通过如下方法实施，该方法包括在200°C~300°C的溫度下 的快速烧结。
[0022] 根据本发明还另一个示例性实施方式的MnBi基烧结磁体的Mn对Bi的原子比为 3:7~7:3,并包括90%W上的MnBi低溫相〇；rP)。
[0023] 所述MnBi基烧结磁体可W具有耐热特性。
[0024] 与15°C~30°C下的值相比，所述耐热特性可W包括90%W上的优异矫顽力、剩余 磁通密度和最大磁能积值。
[0025] 如本文中所使用的术语"MnBi低溫相"是指在比Mn和Bi的低共烙点相对更低的 溫度下产生的相，并可W是指铁磁相，因为所述MnBi低溫相通常比在等于或大于所述低共 烙点的溫度下产生的相具有更强的磁特性。
[00%] 如本文中所使用的术语"低溫热处理"是指在可W产生MnBi低溫相的溫度范围内 实施的热处理，并可W是指在可平稳地扩散磁性相并防止晶粒粗糖化的溫度范围内的热处 理，如在约400°CW下实施的热处理。
[0027] 下文中，将对本发明进行更详细说明。
[0028] 根据本发明示例性实施方式的制备MnBi基磁性物质的方法包括：(a)制备混合烙 体；化）形成非磁性相MnBi基带；W及（C)将所述非磁性MnBi基带转化成磁性MnBi基带。
[0029] 步骤（a)可W为如下步骤：通过将儘基材料和祕基材料混合制备混合烙体，然后 将得到的混合物快速加热并烙化。
[0030] 所述儘基材料和所述祕基材料可W为粉末相，所述儘基材料可W包括儘（Mn)并 且通常可W为儘金属的固体粉末，所述祕基材料可W包括祕度i)并且通常可W为祕金属 的固体粉末。 阳03U 步骤（a)中的烙化可W在1200°CW上的溫度下实施。Mn的烙点为1246°C且Bi的 烙点为约271. 5°C，使两种金属同时烙化需要约1200°CW上的溫度，且作为烙化方法，例如 可W应用感应加热法、电弧烙炼法、机械化学法、烧结法、及它们的组合等，且所述烙化方法 可W为包括运些方法的快速冷却法。
[0032] 步骤化）可W为通过将步骤（a)中的混合烙体冷却而形成非磁性MnBi基带的步 骤。
[0033] 步骤化）中的冷却可W为快速冷却法，且所述快速冷却法可W包括选自例如如下 方法中的任意一种方法：快速凝固法巧SP)、雾化器法及它们的组合。
[0034] Mn与Bi间的烙点之差大，使得当冷却速度未升至显著大时就可W形成显著大尺 寸的晶体，且当晶体尺寸大时，在随后实施的低溫热处理中可能不会发生平稳地扩散反应。
[0035] 因此，作为提高冷却速度的快速冷却法，可W优选快速凝固法巧SP)，且快速凝固 法可W具有55m/s~75m/s、优选60m/s~70m/s的轮速度。当轮速度小于55m/s时，如上 所述，在非磁性MnBi基带内可W形成具有显著大尺寸的Mn晶体，Mn、Bi和MnBi相的分布不 均匀，由此在随后发生转烙反应的低溫热处理步骤中Mn原子可能不会平稳地扩散。因此， 磁特性可能会不好，因为未能形成铁磁相MnBi低溫相。当轮速度超过75m/s时，存在如下危 险：可能不会形成使非磁性相转化成磁性相的最小晶体