无稀土锰基永磁材料结构与性能研究

The rare-earth free hard magnetic materials have become an important topic of the future technical applications. This project will try to develop rare-earth free Mn-based permanent magnetic materials based on that Mn can provide large magnetic moment and high anisotropy field. The metastable MnAl will be studied using the techniques of x-ray/neutron diffraction, MFM, TEM, magnetic measurements, and electronic structure calculations. The mechanism of ferromagnetic ordering and high magnetocrystalline anisotropy for Mn based materials will be investigated. The formation process of the metalstable t-MnAl phase will be explored. The relationship among the hard magnetic properties, intrinsic magnetic properties, processing method, structure, and morphology will be discussed. Through this effort we will (1) prepare high purity and stable MnAl alloys, (2) obtain the origin of the high anisotropy field for MnAL and know how to manipulate it (3) realize the high coercivity and high remanence in MnAl alloys (4) obtain the preparation technique for high performance MnAl magnet.

开发无稀土高性能永磁材料是当今永磁材料研究的重要方向之一。针对Mn元素有望提供大磁矩（5玻尔磁子）和强的磁晶各向异性的特点，开发无稀土Mn基高性能永磁材料具有重要应用前景。本项目拟以具有强磁各向异性的L10 MnAl为研究对象，利用原位x-ray 衍射/中子衍射、磁力显微镜和磁测量等手段，重点研究L10 MnAl形成的过程和转变机制，研究合金结构的有序度对该类材料磁有序温度、磁晶各向异性和相稳定性的影响、研究材料磁化和反磁化的机制与相变过程的关系、研究永磁性能与内禀磁性、材料结构、形貌和相成分的关系。通过本研究（1）获得制备高纯度，高稳定性的铁磁MnAl材料的原理和方法。（2）阐明该类材料的强磁各向异性和高饱和磁矩的起源和可能调控机制。（3）获得材料的矫顽力机制，调控微观结构，提高材料的矫顽力。（4）获得制备各向异性MnAl磁体的原理和技术，合成高矫顽力，高性能的无稀土Mn基永磁材料。

开发无稀土高性能永磁材料是当今永磁材料研究的重要方向之一。本项目针对具有单轴各项异性和高居里温度的MnX（X=Al,Ga）磁性相, 在非稀土永磁材料和磁存储材料方面的理论和巨大的应用价值开展研究。综合利用熔炼、甩带速凝、X射线衍射、中子衍射、扫描电子显微镜、物性分析和磁测量等手段对MnX合金磁性相的制备方法，晶体结构以及磁性进行了系统研究，重点研究了MnX材料形成的过程和相转变机制，研究了合金结构的有序度对该类材料磁有序温度、磁晶各向异性和相稳定性的影响、研究了材料磁化和反磁化的机制与相变过程的关系、研究了材料永磁性能与内禀磁性、材料结构、形貌和相成分的关系。通过本研究获得了制备高纯度，高稳定性的铁磁MnX材料的原理和方法；阐明了该类材料的强磁各向异性和高饱和磁矩的起源和可能调控机制；获得了材料的矫顽力机制；获得了制备MnX磁粉和磁体的技术和方法，合成系列的高矫顽力，高性能的无稀土MnX永磁材料和磁体，为Mn基无稀土永磁材料的广泛应用打下了基础。