锰铝碳永磁合金

锰原子和铝原子为1：1组成的金属间化合物为基的永磁合金。它是惟一不含贵重元素如钴、镍及稀土元素等，而又具有良好塑性的高性能永磁合金。

简史1955年日本人河野等研究发现了在锰铝二元系合金中存在亚稳态的铁磁性r相。1974年小岛等在锰铝二元合金中添加碳而使r相稳定，并且磁特性提高和力学性能得到改善。后来又发现，通过塑性加工可使该类合金的磁体各向异性化。日本的松下电子部品株式会社和山阳特殊制钢株式会社等相继用铸造法和粉末冶金法工艺制造出实用磁体。

制造工艺典型的锰铝碳合金成分为：70％Mn，29.5％Al和0.5％c。制造工艺主要有两种：(1)熔炼一铸造一热处理一温挤压一时效。例如合金铸锭于ll00℃固溶处理后淬火至500℃以下，再于600℃回火，然后在700℃进行温挤压，最后在700℃时效。所得到合金的磁特性列于表中。(2)合金原料经熔炼后进行雾化，得到平均粒径为几十微米的快速凝固的粉末，然后成形，再于700℃进行温挤压，最后再时效处理。大量生产的轴向各向异性合金，其最大磁能积(BH)max=48kJ／Ms(图1)。锰铝碳永磁合金除了用上述两种方法制造以外，还可利用熔体快淬法制取，熔体快淬后经550℃时效5min。

锰铝碳永磁合金的成分与磁特性

组织结构 锰铝碳永磁合金在高温下为六方密排e相。在控制冷速淬火并随后等温退火的过程中，e相借助扩散首先转变成有序的斜方晶e’相，然后通过马氏体反应转变成r相。r相为有序的AucuI型四方结构(图2)。通过温挤压使r相的c轴沿挤压的方向(即轴向)取向，挤压后合金沿挤压方向显示出最佳的磁特性(理论上r相沿易磁化方向c轴的磁晶各向异性约为1MJ／Ms)。锰铝碳三元合金中添加2％～4％的

铜，可降低温挤压时所需的压力；添加少量的镍，可提高最大磁能积(达64kJ／Ms)和矫顽力。如果将该合金的圆柱体预先经660℃挤压，然后再进行锻造镦粗，则在镦粗片的平面内能形成具有易磁化面的面各向异性(即垂直于先前的挤压方向)。在这个平面内其特性是各向同性的。

图2铁磁性相的晶体结构

应用锰铝碳合金具有高的机械强度，其抗拉强度达290MPa，比铁氧体永磁和稀土永磁材料的抗拉强度高lO倍以上，可以装入高速运转的电动机上，电动机的转速可达6000r／min。该合金有良好的塑性，可进行切削加工以做成圆柱、环状、薄片或球状磁体。它还具有优异的抗蚀特性，其表面不必进行特殊处理，便可在常温下大气中使用，磁体表面保持金属光泽。该合金的密度约为5g／cMs，远低于其他的金属永磁材料，可使永磁器件或磁路系统装置轻量化。这种合金的原材料成本低，内禀矫顽力较高，但是居里温度较低(约为300℃该合金主要用于汽车速度传感器、高速旋转传感器、高速电动机，超薄型磁体(约150um)可用于办公自动化和声像装置中。