獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，先將原料金屬（Mn、Sb和稀土元素RE或高熔點元素M）粉末進行球磨，然后壓制成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度的坯塊，再按粉末冶金法制成一定化學元素組成的多元系合金RE-Mn-Sb或M-Mn-Sb。該法制備得到的最后合金的成分與預設目標成分基本一致（偏離度小于3%），成分均勻、致密度較高，而且根據(jù)需要還可通過不同的熱處理工藝提高和改善其結構性能。我國有豐富的稀土資源和Sb礦產(chǎn)資源，推廣應用本發(fā)明可高效利用稀土和Sb礦產(chǎn)資源，帶來良好的經(jīng)濟效益，同時也能滿足企業(yè)對金屬合金產(chǎn)品的基本要求。
【專利說明】獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于Mn-Sb基合金【技術領域】，尤其涉及一種獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法。

【背景技術】
[0002]我國是世界上稀土擁有大國，稀土保守存儲量世界第一。稀土元素因其獨特的原子結構而具有奇特的電、磁、光等性能，廣泛應用于稀土永磁材料、超導材料、稀土發(fā)光材料、磁光存儲材料、磁致伸縮材料等方面，是尖端科技領域必不可少的微量元素。現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，人們對材料性能的要求越來越高，特別是金屬合金材料，它是改變和決定材料產(chǎn)品性能的決定因素。近年來，Mn-Sb基合金材料因其卓越的性能而廣受關注，如NiMnSbXoMnSb和Co2MnSb都是優(yōu)異的赫斯勒合金材料。傳統(tǒng)合成金屬合金材料的方法有電弧熔煉法或高頻感應法等，其中電弧熔煉法是最常用的方法，其操作簡單、合成樣品成分較為均勻、致密，但是由于熔煉過程中Mn、Sb金屬都非常容易揮發(fā)，而且揮發(fā)量沒有固定比例，每次熔煉的揮發(fā)量都不同，造成最后合金成分偏離預設目標配制成分，且偏離度較大，一般在10~50at.%，有時達70at.%，甚至Mn、Sb完全揮發(fā)，得到的最后合金中沒有Mn、Sb元素。雖然采用高頻感應法得到的合金成分偏離較小，但是不能熔煉Cr、V等熔點較高的金屬或者出現(xiàn)熔煉不均勻、合金中存在未被熔透的金屬單質(zhì)等問題。何建賢(Ho-Mn-Sb與Nd-Zr-Si三元系合金相圖500°C等溫截面，廣西大學碩士論文，2011年7月)用粉末壓片制備Ho-Mn-Sb合金樣品，準備好的200-300目的材料稱量后，把各個樣品放入瑪瑙缽中均勻攪拌幾分鐘，然后把攪拌均勻后的樣品緩慢倒入壓片機模具中，再給樣品加壓(12MPa)，過一到兩分鐘取出。該法制備的樣品致密度不及熔煉得到的樣品，而且樣品的反應速度慢，甚至反應量極小，仍然存在金屬單質(zhì)、得不到所需合金，所以粉末冶金法對制備需要在較高溫度形成化合物的合金樣品并不理想。然而，如果提高樣品的熱處理溫度又會使樣品揮發(fā)量增大，也會造成樣品成分偏離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，用于易揮發(fā)與難熔金屬合成制備Mn-Sb合金。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，先將原料金屬粉末進行球磨，然后壓制成坯塊，再按粉末冶金法制成合金X-Mn-Sb ；X為稀土元素RE或高熔點元素M。
[0005]稀土兀素RE 是 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc 或 Y ;
高熔點元素 M 是 T1、V、Cr、Fe、Co、N1、Zr、Nb 或 Mo。
[0006]Mn-Sb兀素總和占合金X-Mn-Sb的原子百分比大于Iat.%。
[0007]上述獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，包括以下步驟:
[0008]〈1>球磨原料
[0009]按計量稱量各原料金屬粉末，混合后采用行星式球磨機進行球磨；
[0010]〈2>制作坯塊
[0011]將步驟〈1>球磨后的金屬粉末采用壓片機壓制成坯塊；
[0012]〈3>制備合金
[0013]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管，或者將坯塊放在惰性氣體氣氛環(huán)境中，加熱升溫至適當高溫，保溫足夠時間，然后緩慢降至室溫，即得RE-Mn-Sb基合金或M-Mn-Sb基合金。
[0014]步驟〈1>中金屬粉末的粒度小于200目，球磨在惰性氣體、真空環(huán)境或空氣中進行。
[0015]步驟〈2>中壓制的壓強為14MPa，坯塊為圓柱形。
[0016]步驟〈3>中升溫保溫過程按以下方式進行:以5-40°C /min的速度升溫到400-750°C，保溫20-48小時，然后再加熱升溫至900-1000°C的高溫，保溫100-240小時，然后緩慢降至500°C保溫50-72小時最后降到室溫。
[0017]針對目前Mn-Sb基合金制備存在的問題，發(fā)明人建立了一種獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法,先將原料金屬(Mn、Sb和稀土元素RE或高熔點元素M)粉末進行球磨，然后壓制成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度的坯塊，再按粉末冶金法制成一定化學元素組成的多元系合金RE-Mn-Sb或M-Mn-Sb。該法制備得到的最后合金的成分與預設目標成分基本一致(偏離度小于3%)，成分均勻、致密度較高，而且根據(jù)需要還可通過不同的熱處理工藝提高和改善其結構性能。我國有豐富的稀土資源和Sb礦產(chǎn)資源，推廣應用本發(fā)明可高效利用稀土和Sb礦產(chǎn)資源，帶來良好的經(jīng)濟效益，同時也能滿足企業(yè)對金屬合金產(chǎn)品的基本要求。

【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]〈1>球磨原料
[0020]按計量(見表1)稱量各原料金屬粉末Co粉、Mn粉、Sb粉(純度為99.99wt.%，粒度均小于200目)，混合后放到球磨罐中并通入足量的氬氣作為保護氣體，確保罐中氣體均為氬氣后密封球磨罐，采用行星式球磨機進行球磨，轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn)/分，球磨30小時；〈2>制作坯塊
[0021]將步驟〈1>球磨后的金屬粉末采用壓片機壓制(壓強為14MPa)成致密的圓柱形坯塊；〈3>制備合金
[0022]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管(10_3Pa)，以20°C /min的速度升溫到650°C，保溫48小時，然后再加熱升溫至1000°C的高溫，保溫240小時，然后緩慢降至500°C保溫72小時，最后淬火到室溫，即得I號合金試樣。
[0023]同法制備2號、3號合金試樣。
[0024]實施例2
[0025]〈1>球磨原料
[0026]基本同實施例1。
[0027]<2>制作坯塊
[0028]基本同實施例1。
[0029]<3>制備合金
[0030]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管(10_3Pa)，以5°C /min的速度升溫到750°C，保溫48小時，然后再加熱升溫至1000°C的高溫，保溫240小時，然后緩慢降至500°C保溫72小時，最后淬火到室溫，即得4號合金試樣。
[0031]同法制備5號、6號合金試樣。
[0032]實施例3
[0033]〈1>球磨原料
[0034]基本同實施例1。
[0035]<2>制作坯塊
[0036]基本同實施例1。
[0037]<3>制備合金
[0038]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管(10_3Pa)，以40°C /min的速度升溫到400°C，保溫72小時，然后再加熱升溫至1000°C的高溫，保溫192小時，然后緩慢降至500°C保溫72小時， 最后淬火到室溫，即得7號合金試樣。
[0039]實施例4
[0040]〈1>球磨原料
[0041]基本同實施例1。
[0042]<2>制作坯塊
[0043]基本同實施例1。
[0044]<3>制備合金
[0045]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管(10_3Pa)，以30°C /min的速度升溫到650°C，保溫30小時，然后再加熱升溫至950°C的高溫，保溫150小時，然后緩慢降至500°C保溫50小時，最后緩慢降至室溫，即得8號合金試樣。
[0046]同法制備9號合金試樣。
[0047]實施例5
[0048]〈1>球磨原料
[0049]基本同實施例1。
[0050]<2>制作坯塊
[0051]基本同實施例1。
[0052]<3>制備合金
[0053]將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管(10_3Pa)，以10°C /min的速度升溫到700°C，保溫20小時，然后再加熱升溫至950°C的高溫，保溫100小時，然后緩慢降至500°C保溫60小時，最后隨爐冷卻至室溫，即得10號合金試樣。
[0054]同法制備11號合金試樣。
[0055]采用帶能譜的掃描電子顯微鏡(SEM/EDS)對各實施例制備的合金試樣作合金成分分析，結果表明(見表1 )，最后合金實際成分與預設目標成分基本一致。
[0056]表1實施實例I至5合金的原始配比成分與用SEM/EDS實測得到的合金總成分
[0057]

【權利要求】
1.一種獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:先將原料金屬粉末進行球磨，然后壓制成還塊，再按粉末冶金法制成合金X-Mn-Sb ;所述X為稀土元素RE或高熔點元素M。
2.根據(jù)權利要求1所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:所述稀土元素 RE 是 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc 或 Y ;所述高熔點元素 M 是 T1、V、Cr、Fe、Co、N1、Zr、Nb 或 Mo。
3.根據(jù)權利要求2所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:所述Mn-Sb元素總和占合金X-Mn-Sb的原子百分比大于Iat.%。
4.根據(jù)權利要求3所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于包括以下步驟: 〈1>球磨原料 按計量稱量各原料金屬粉末，混合后采用行星式球磨機進行球磨； <2>制作坯塊 將步驟〈1>球磨后的金屬粉末采用壓片機壓制成坯塊； <3>制備合金 將步驟〈2>制成的坯塊放入石英管中，抽真空石英管，或者將坯塊放在惰性氣體氣氛環(huán)境中，加熱升溫至適當高溫，保溫足夠時間，然后緩慢降至室溫，即得RE-Mn-Sb基合金或M-Mn-Sb基合金。
5.根據(jù)權利要求4所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:步驟<1>中金屬粉末的粒度小于200目，球磨在惰性氣體、真空環(huán)境或空氣中進行。
6.根據(jù)權利要求4所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:步驟〈2>中壓制的壓強為14MPa,JS塊為圓柱形。
7.根據(jù)權利要求4所述的獲得成分準確的Mn-Sb基合金制備方法，其特征在于:步驟<3>中升溫保溫過程按以下方式進行:以5-40°C /min的速度升溫到400_750°C，保溫20-48小時，然后再加熱升溫至900-1000°C的高溫，保溫100-240小時，然后緩慢降至500°C保溫50-72小時再降至室溫。
【文檔編號】C22C22/00GK104073664SQ201410134016
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權日:2014年4月1日
【發(fā)明者】何維, 姚路, 楊通晗, 陳國堅 申請人:廣西大學