CN102522178B - 高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带及其成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带及其成形方法，其特征在于步骤如下：将铁、钴和Gd钆块熔配为合金，将熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英试管中，循环三次抽真空和反充入高纯Ar气；采用高频电磁方法加热熔配合金，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至旋转的辊轮上成合金薄带。本方法具有过程简单、处理方便、成形快捷的优点，其同时又具有快速凝固的特点，在薄带成形过种中热流通量大，因此获得的晶向也具有一定的指向性，有利于不经过多层薄膜制备过程而获得特定晶向，已经应用于硅钢合金的薄带的制备。

Description

高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带及其成形方法

技术领域

本发明涉及一种高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带及其成形方法，属磁性材料的技术领域。

背景技术

未来社会海量信息的存储要求存储器件具有超大容量、高数据传输率、长寿命三大特点，磁光存储作为一种重要的信息存储方式，近年来密度在不断提高。如何有效减小记录畴的尺寸是获得高密度磁光存储的关键。磁光超分辨存储技术(MSR)、磁畴放大磁光存储技术(MAMMOS)、畴壁移动检测读出技术(DWDD)都近年来提出的无需减小激光波长或增大数值孔径来提高存储密度的一种方法，它们通过两层或者多层磁光薄膜之间的交换耦合作用实现高密度、高灵敏度的磁光信息读出。GdFeCo通常以薄膜形式作为一种和传统介质TbFeCo薄膜性质类似的非晶磁光材料，在新型MSR技术中有重要的应用，一般都用作读出层材料，和TbFeCo薄膜通过交换耦合作用结合。在研究过程中发现，磁光存储的实现强烈依赖于作为读出层的GdFeCo薄膜的性质，其成分、补偿温度等的选择是能否实现超分辨读出的关键。交换作用有三种不同类型。第一种是直接交换作用，存在于3d过渡族金属及其合金中。这种交换作用使得铁、钴、镍具有强磁性。另一方面则导致铬为反铁磁性(其相邻的原子磁矩反平行)。第二种是RKKY交换作用，主要存在于稀土金属中。它使得不同原子中4f亚电子层上的电子之间发生交换作用。第三种是间接交换作用，主要发生在离子化合物材料中，铁氧体磁性材料中的离子磁矩之间的相对取向关系源自这种交换作用。它一般使得相邻的离子磁矩反平行排列，但由于不同的离子磁矩大小不等，因而不能完全抵消，为亚铁磁性。不过，铁氧体磁性材料的饱和磁化强度都因此很低。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的成形方法，制备方法简单，避免了复杂的多层薄膜制备工艺过程。

技术方案

本发明的基本思想是：以纯铜为材质的单辊在制备薄带过程中冷却速率可达10⁴-10⁶K/s，远远超过Fe-Co-Gd合金中无序-有序转变过程所需冷却速率的量级，因此可以减弱和抑制有序相的生成。控制该过程中适当的液体下流量、薄膜成形线速度等条件，则可以高效的获得所需的材料。

一种高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带，其特征在于：合金成分为Fe₃₀Co₆₁Gd₉。

一种权利要求1所述的高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的成形方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将纯度99.8％的铁、99.98％的钴和99.9％的Gd钆块在有高纯Ar气保护下熔配为合金，控制其中Gd的含量在9at％范围内；

步骤2：将熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英试管中，所述石英管底部的孔直径范围为0.4～0.8mm，抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；然后再抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；循环三次，最后反充高纯Ar气至0.8个大气压；

步骤3：采用高频电磁方法加热熔配合金，并使熔配合金在熔融态下保持10秒，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至以10～45米/秒辊面线速度旋转的铜制单辊辊轮上成合金薄带。

所述的铜制单辊的直径为120mm。

有益效果

本发明提出的高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的成形方法，采用单辊甩带方法成形薄膜。本方法具有过程简单、处理方便、成形快捷的优点，其同时又具有快速凝固的特点，在薄带成形过种中热流通量大，因此获得的晶向也具有一定的指向性，有利于不经过多层薄膜制备过程而获得特定晶向，已经应用于硅钢合金的薄带的制备。同时该方法的快速凝固特性又具有10⁴-10⁶K/s的冷却速率，远远超过Fe-Co-Gd合金中无序-有序转变过程所需冷却速率的量级，因此可以减弱和抑制有序相的生成。如果控制该过程中适当的液体下流量、薄膜成形线速度等条件，则可以高效的获得所需的材料。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

Fe-Co二元合金在30-100％Co(重量百分比)成分范围内，无限互溶，是典型的软磁合金。而稀土金属及其化合物在一般温度下是强顺磁性物质，具有很高的磁化率。将稀土金属Gd按照9at％的比例与30at％Fe，61at％Co熔炼母合金，分别以10m/s、20m/s、30m/s、45m/s辊速甩出薄带，获得具有优异永磁性能的厚度为几十微米的GdFeCo薄带，其熔化温度达到1594K。

实施例1：

步骤1：将纯度99.8％的铁、99.98％的钴块和99.9％Gd在有高纯Ar气保护下熔配为Fe-30at％Co-9at％Gd合金，样品质量2.5克，控制其中Gd的含量在9at％；

步骤2：将熔配好的合金放入真空室里底部有小孔(直径为0.4mm)的石英试管中，抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；然后再抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；循环三次，最后反充高纯Ar气至0.8个大气压；

步骤3：采用高频电磁方法加热熔配合金，并使熔配合金在熔融态下保持10秒，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至以10米/秒辊面线速度旋转的以纯铜为材质的单辊辊轮上制备出合金薄带；铜制单辊的直径为120mm；

采用LakeShore 735VSM振动磁强仪测量本实施例中平行于薄带表面的饱合磁化强度为81.02emu/g，采用KM-O type List-Koerzimeter矫顽力仪测量其矫顽力为327.27Oe。

实施例2：

步骤1：将纯度99.8％的铁、99.98％的钴块和99.9％Gd在有高纯Ar气保护下熔配为Fe-30at％Co-9at％Gd合金，样品质量2.5克，控制其中Gd的含量在9at％范围内；

步骤2：将熔配好的合金放入真空室里底部有小孔直径为0.8mm的石英试管中，抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；然后再抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；循环三次，最后反充高纯Ar气至0.8个大气压；

步骤3：采用高频电磁方法加热熔配合金，并使熔配合金在熔融态下保持10秒，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至以20米/秒的辊面线速度旋转的以纯铜为材质的单辊辊轮上制备出合金薄带；铜制单辊的直径为120mm；

采用LakeShore 735VSM振动磁强仪测量本实施例中平行于薄带表面的饱合磁化强度为49.92emu/g，采用KM-O type List-Koerzimeter矫顽力仪测量其矫顽力为431.34Oe。

Claims (2)

1.一种高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的成形方法，所述的高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的合金成分为Fe₃₀Co₆₁Gd₉；其特征在于步骤如下：

步骤1：将纯度99.8％的铁、99.98％的钴和99.9％的Gd钆块在有高纯Ar气保护下熔配为合金，控制其中Gd的含量在9at％范围内；

步骤2：将熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英试管中，所述石英管底部的孔直径范围为0.4～0.8mm，抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；然后再抽真空1分钟后反充入高纯Ar气至1个大气压；循环三次，最后反充高纯Ar气至0.8个大气压；

步骤3：采用高频电磁方法加热熔配合金，并使熔配合金在熔融态下保持10秒，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至以10～45米/秒辊面线速度旋转的铜制单辊辊轮上成合金薄带。

2.根据权利要求1所述的高温永磁合金Fe-Co-Gd薄带的成形方法，其特征在于：所述铜制单辊的直径为120mm。