CN107190198A - 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法 - Google Patents

一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107190198A
CN107190198A CN201710420125.3A CN201710420125A CN107190198A CN 107190198 A CN107190198 A CN 107190198A CN 201710420125 A CN201710420125 A CN 201710420125A CN 107190198 A CN107190198 A CN 107190198A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coznfe
alloys
phases
powder
quartz glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710420125.3A
Other languages
English (en)
Inventor
朱媛媛
王红军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201710420125.3A priority Critical patent/CN107190198A/zh
Publication of CN107190198A publication Critical patent/CN107190198A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0483—Alloys based on the low melting point metals Zn, Pb, Sn, Cd, In or Ga
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法，将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照(2～4.5):(2～5):1的摩尔比混合一起，经过3～4h的充分研磨，得到均匀分布的粉末混合体，然后进行抽真空，之后对其进行封管使得管内保持真空状态；把装有样品的密封石英玻璃管放入马弗炉中进行烧结，以180～200℃/h的速率快速升温到1000～1100℃，保温10～12h；然后以1～1.5℃/h的速率降温到925～1025℃；在925～1025℃保温70～75h；最后取出装有合金样品的石英玻璃管，放入水中淬火，取出得到三元素CoZnFe合金样品，本发明所需要的设备简单，实验条件容易控制。

Description

一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法。
背景技术
近年来，磁性斯格明子，一种新颖的拓扑稳定且具有粒子特性的磁结构，其特殊的自旋排列导致驱动其状态改变的电流密度要比驱动传统磁畴低5-6个量级，从而成为构建未来高密度、高速度、低能耗磁信息存储器件的理想候选材料。
根据理论预言和实验结果表明，存在斯格明子相的晶体结构有很多，但是在具有非中心对称结构的材料中具有这种磁信息存储的数量却屈指可数，主要集中在B20结构的合金以及多铁氧化物材料Cu2OSeO3中。这些材料体系由于居里温度低于室温等缺点，限制了其发展；之后，Tokunaga等人发现以β-Mn结构的Co10Zn10为母体，对其进行Mn元素掺杂制备的CoZnMn具有单一的β-Mn相，存在室温斯格明子态，但其弱磁性也限制了其在器件方面的应用。而如果能以β-Mn结构的Co10Zn10合金为母体，对其进行Fe元素的掺杂制备合成出单一β-Mn相的高质量CoZnFe合金，有可能在该体系中发现斯格明子相，将会推动其在磁信息存储器件方面的应用向前迈出一大步。
常用的制备合金的方法有电化学沉积、物理气相沉积和高温熔融等方法。电化学沉积制备工艺简单，能在常温下实现多种金属合金化合物的制备，此外还可以结合模板实现具有特定纳米结构的合金化合物的制备。但是通过电化学沉积制备的合金化合物一般晶体质量较差，结晶度较低，这严重制约了制备的化合物的应用价值。例如Liu Li-Hu等利用电化学沉积的方法实现CoZn合金的制备，但是其晶体的质量较差。此外，物理气象沉积制备的金属化合物由于受到残余应力等因素的影响，其晶体质量后序需要退火等过程来减弱残余应力来提高晶体质量。相对于其他方法而言，利用高温熔融法来实现合金的制备具有流程简单，通常是利用充分混合均匀的合金粉末在一定的温度下实现合金的制备。
迄今为止，尚未有实现具有单一β-Mn相的三元素CoZnFe合金的工作报道，也没有专利和文献报道过用此高温熔融的方法来实现三元素CoZnFe合金的制备。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法，本发明的设备要求简单，制备条件容易达到，制备的CoZnFe的晶体质量高，合金的成分容易控制，具有结晶度高，质量好的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金，CoZnFe合金为β-Mn相的三元素CoZnFe合金，化学组分为CoxZnyFez，由于β-Mn相所属的立方晶体单胞共有20个原子，其中x表示Co原子在CoZnFe合金单胞中的原子个数，y表示Zn原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数，z表示Fe原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数,x+y+z＝20，x＝8～10，y＝8～10，z＝2～4。
所述的当x＝9，y＝9，z＝2时，即CoZnFe合金为Co9Zn9Fe2时，此合金具有单一的β-Mn相。
一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金的制备方法，包括以下的步骤：
步骤一：将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照(2～4.5):(2～5):1的摩尔比混合一起，经过3～4h的充分研磨，得到均匀分布的制备CoZnFe合金的粉末混合体；
步骤二：将步骤一中得到的粉末混合体装入石英玻璃管，利用机械泵装置对石英玻璃管进行抽真空15～30min，然后对石英玻璃管进行封管使管内保持真空状态；
步骤三：把封管后的样品放入马弗炉中进行烧结，以180～200℃/h的速率快速升温到1000～1100℃，保持此温度10～12h；然后以1～1.5℃/h的速率降温到925～1025℃；在925～1025℃温度下保持70～75h；
步骤四：最后取出温度为925～1025℃的装有样品的石英玻璃管，并立即放在水中淬火，取出即可得到制备的β-Mn相的三元素CoZnFe合金样品。
所述的所述步骤二中的当机械泵抽真空后，石英玻璃管内的气压<10-1Pa。
所述的步骤三中降温时间为75h。
本发明的有益效果：
本发明所需要的设备简单，实验条件容易控制；同时制备的合金化合物的均匀性好；晶体质量高，可以通过控制原材料的原子配比和制备参数等来获得β-Mn相的CoZnFe合金。
附图说明
图1是本发明实施例2中制备的β-Mn相的三元素CoZnFe合金的SEM图。
图2是本发明实施例2中制备的β-Mn相的三元素CoZnFe合金的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理做详细叙述。
实施例1
1)将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照2:2:1的摩尔比混合一起，经过4h的充分研磨，得到均匀分布的制备CoZnFe合金的粉末混合体；
2)利用机械泵装备对装有粉末混合体的石英玻璃管进行抽真空30min，然后对石英玻璃管进行封管使管内保持真空状态；
3)把装有样品的密封石英玻璃管放入马弗炉中进行烧结，以200℃/h的速率快速升温到1100℃，保持此温度时间12h；然后以1℃/h的速率降温到1025℃；在1025℃温度下保持75h；
4)最后取出温度为1025℃的装有样品的石英玻璃管，放入水中淬火，取出即可得到制备的CoZnFe样品，该制备的CoZnFe合金的化学组分为Co8Zn8Fe4。
实施例2
1)将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照4.5:4.5:1的摩尔比混合一起，经过4h的充分研磨，得到均匀分布的制备CoZnFe合金的粉末混合体；
2)利用机械泵装备对装有粉末混合体的石英玻璃管进行抽真空30min，然后对石英玻璃管进行封管使管内保持真空状态；
3)把装有样品的密封石英玻璃管放入马弗炉中进行烧结，以200℃/h的速率快速升温到1100℃，保持此温度时间为12h；然后以1℃/h的速率降温到1025℃；在1025℃温度下保持75h；
4)最后取出温度为1025℃的装有样品的石英玻璃管，放入水中淬火，取出即可得到制备的CoZnFe样品，该制备的CoZnFe合金的化学组分为Co9Zn9Fe2。
用FE-SEM测定具有单一β-Mn相的三元素CoZnFe合金的形貌(参见图1)。由图1可以看出合金具有光滑的平面，呈现灰色。
采用XRD测定制备的三元素CoZnFe合金的组成结构(参见图2)。由图2可以看出该CoZnFe合金具有单一β-Mn相，没有其他杂质出现；为立方相结构，属于P4132空间群。
实施例3
1)将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照4:5:1的摩尔比混合一起，经过4h的充分研磨，得到均匀分布的制备CoZnFe合金的粉末混合体；
2)利用机械泵装备对装有粉末混合体的石英玻璃管进行抽真空30min，然后对石英玻璃管进行封管使管内保持真空状态；
3)把装有样品的密封石英玻璃管放入马弗炉中进行烧结，以200℃/h的速率快速加热到1100℃，保持此温度时间为12h；然后以1℃/h的速率降温到1025℃；在1025℃温度下保持75h；
4)最后取出温度为1025℃的装有样品的石英玻璃管，放入水中淬火，取出即可得到制备的CoZnFe样品，该制备的CoZnFe合金的化学组分为Co8Zn10Fe2。
1.本发明选择以Co10Zn10为母基，掺杂Fe元素共烧结制备CoZnFe合金，能够进一步寻找可能具有在磁信息存储器件方面应用的新材料。通过控制原材料的原子配比和制备的参数等来实现具有不同组分和结构的CoZnFe合金，并选择合适的参数获得具有单一β-Mn相的CoZnFe合金。
2.本发明选择高温熔融法制备高晶体质量的CoZnFe合金，相对于其他方法如电化学沉积等，此方法不仅能获得高质量的CoZnFe合金，而且能有效的控制合金的化学计量比；因此，本发明选择利用温熔融法来制备具有单一β-Mn相的CoZnFe合金。
3.本发明所需要的设备简单，实验条件容易控制；同时制备的合金均匀性好。进一步，CoZnFe合金的化学组分为CoxZnyFez，由于β-Mn相所属的立方晶体单胞共有20个原子，我们用其中x表示Co原子在CoZnFe合金单胞中的原子个数，y表示Zn原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数，z表示Fe原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数，当x＝9，y＝9，z＝2时，即CoZnFe合金的化学组分为Co9Zn9Fe2时，此合金具有单一的β-Mn相。

Claims (5)

1.一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金，其特征在于，为β-Mn相合金，化学组分为CoxZnyFez，其中x表示Co原子在CoZnFe合金单胞中的原子个数，y表示Zn原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数，z表示Fe原子在CoZnFe合金中单胞中的原子个数，x+y+z＝20，x＝8～10，y＝8～10，z＝2～4。
2.根据权利要求1所述的一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金，其特征在于，所述的当x＝9，y＝9，z＝2时，即CoZnFe合金为Co9Zn9O2时，此合金具有单一的β-Mn相。
3.基于权利要求1所述的β-Mn相的三元素CoZnFe合金的制备方法，包括以下的步骤：
步骤一：将纯度为99.9％的Co粉末、Zn粉末和Fe粉末按照(2～4.5):(2～5):1的摩尔比混合一起，经过3～4h的充分研磨，得到均匀分布的制备CoZnFe合金的粉末混合体；
步骤二：将步骤一中得到的粉末混合体装入石英玻璃管，利用机械泵装置对石英玻璃管进行抽真空15～30min，然后对石英玻璃管进行封管使管内保持真空状态；
步骤三：把封管后的样品放入马弗炉中进行烧结，以180～200℃/h的速率快速升温到1000～1100℃，保持此温度10～12h；然后以1～1.5℃/h的速率降温到925～1025℃；在925～1025℃温度下保持70～75h；
步骤四：最后取出温度为925～1025℃的装有样品的石英玻璃管，并立即放在水中淬火，取出即可得到制备的β-Mn相的三元素CoZnFe合金样品。
4.根据权利要求3所述的一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的当机械泵抽真空后，石英玻璃管内的气压<10-1Pa。
5.根据权利要求3所述的一种β-Mn相的三元素CoZnFe合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中降温时间为75h。
CN201710420125.3A 2017-06-06 2017-06-06 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法 Pending CN107190198A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710420125.3A CN107190198A (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710420125.3A CN107190198A (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107190198A true CN107190198A (zh) 2017-09-22

Family

ID=59877799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710420125.3A Pending CN107190198A (zh) 2017-06-06 2017-06-06 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107190198A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125428A (zh) * 2022-08-09 2022-09-30 杭州电子科技大学 一种宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6439304A (en) * 1987-08-05 1989-02-09 Fujitsu Ltd Production of iron-cobalt sintered alloy
US5378548A (en) * 1990-06-11 1995-01-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic recording medium and its manufacturing process
CN103613373A (zh) * 2013-11-13 2014-03-05 中北大学 Co-Zn共掺杂铁氧体复合吸波材料及其制备方法
WO2016072162A1 (ja) * 2014-11-06 2016-05-12 国立研究開発法人理化学研究所 磁気素子、スキルミオンメモリ、スキルミオンメモリ搭載固体電子デバイス、データ記録装置、データ処理装置及び通信装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6439304A (en) * 1987-08-05 1989-02-09 Fujitsu Ltd Production of iron-cobalt sintered alloy
US5378548A (en) * 1990-06-11 1995-01-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic recording medium and its manufacturing process
CN103613373A (zh) * 2013-11-13 2014-03-05 中北大学 Co-Zn共掺杂铁氧体复合吸波材料及其制备方法
WO2016072162A1 (ja) * 2014-11-06 2016-05-12 国立研究開発法人理化学研究所 磁気素子、スキルミオンメモリ、スキルミオンメモリ搭載固体電子デバイス、データ記録装置、データ処理装置及び通信装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.M. ELTABEY 等: "Amendment of saturation magnetization, blocking temperature and particle size homogeneity in Mn-ferrite nanoparticles using Co-Zn substitution", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 *
MARIA PIA CASALETTO 等: "Surprising formation of a rhodachrosite-like (MnCO3) phase on Co-Zn-Mn sintered spinels upon storage at room temperature and ambient air", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *
R. ARULMURUGAN等: "Effect of zinc substitution on Co-Zn and Mn-Zn ferrite nanoparticles prepared by co-precipitation", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *
Y. TOKUNAGA 等: "A new class of chiral materials hosting magnetic skyrmions beyond room temperature", 《NATURE COMMUNICATIONS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125428A (zh) * 2022-08-09 2022-09-30 杭州电子科技大学 一种宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法与应用
CN115125428B (zh) * 2022-08-09 2023-03-10 杭州电子科技大学 一种宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104593625B (zh) 一种无稀土MnAl永磁合金的制备方法
CN103611896B (zh) 一种通过电弧熔炼和熔体快淬制备MnCoGe基和MnNiGe基合金薄带的方法
CN101240392A (zh) 一种稀土合金
CN102732762A (zh) 一种具有大的交换偏置效应的磁性形状记忆合金材料及其制备方法
CN104505247A (zh) 一种改善钕铁硼磁体性能的固体扩散工艺
CN107779683A (zh) 一种Al基非晶合金及其制备方法
CN104630562A (zh) 一种高阻尼形状记忆合金的应用
CN109680200B (zh) 一种Mn基磁相变合金及其制备方法和应用
CN104952580A (zh) 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法
CN108300881B (zh) 一种在MnCoGe基合金中实现宽温区巨负热膨胀的方法
WO2008095448A1 (fr) Alliage de terres rares, son procédé de préparation et son application
CN108400009B (zh) 一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法
CN107190198A (zh) 一种β‑Mn相的三元素CoZnFe合金及其制备方法
CN107393670A (zh) 一种高性能MnBi基永磁合金及其制备方法
CN105369068B (zh) La‑Mg‑Ni储氢合金及其制备方法
CN106929775A (zh) 大非晶形成能力高磁热效应钆基块体非晶合金及制备方法
CN112410630A (zh) 一种柔性MnNiTi基磁相变合金材料及其制备方法、调控方法和应用
CN107574347A (zh) 一种镨钴基合金磁制冷材料及其制备方法和应用
CN102234746B (zh) 一种锌基大块非晶合金及其制备方法
CN105671396A (zh) 用于室温磁制冷的铽-锗-锑材料及其制备方法
CN108281247B (zh) 一种单轴压力约束相变制备各向异性MnAlC单一变体的方法
CN108831656A (zh) 一种提高钕铁硼永磁材料耐蚀性的方法
CN103334043A (zh) 一种可用作磁制冷材料的磁性合金
CN109576530B (zh) 一种巨交换偏置Mn基合金及其制备方法和应用
CN102513536A (zh) 一种磁制冷材料的制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170922

RJ01 Rejection of invention patent application after publication