本發(fā)明涉及一種相變臨界場(chǎng)降低的MnCoSi基合金，屬于合金制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

MnCoSi合金是一種新型無(wú)重稀土的巨磁致伸縮材料。其磁致伸縮效應(yīng)大于現(xiàn)有的Terfenol-D多晶，且可逆無(wú)磁滯，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。然而MnCoSi合金的室溫磁致相變臨界場(chǎng)較高，約2.5 T。這大大阻礙了其可能的應(yīng)用。因此，如何通過(guò)有效的方法降低MnCoSi合金的室溫相變臨界場(chǎng)是其應(yīng)用的基本前提。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能有效降低相變臨界場(chǎng)的MnCoSi基合金。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種MnCoSi基合金，以原子百分比計(jì)，所述的合金表達(dá)式為Mn_1-xCo_1+xSi ，其中0.01≤ x ≤0.015。

其中，優(yōu)選的MnCoSi基合金表達(dá)式為Mn_0.985Co_1.015Si。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

[1]Co原子摻雜部分的Mn原子，Co原子除了占據(jù)原先4c位（Wyckoff position）外，過(guò)量的Co原子將占據(jù)Mn位。

[2]等溫磁化曲線反映出來(lái)的變磁性臨界場(chǎng)隨著Co原子含量的增加而顯著降低，其中優(yōu)選的Mn_0.985Co_1.015Si合金可以有效將合金的室溫相變臨界場(chǎng)降低至0.8 T（相變臨界場(chǎng)指50 %飽和磁化強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的外場(chǎng)大小）。

[3]合金室溫磁化曲線無(wú)磁滯且室溫磁致伸縮效應(yīng)可逆無(wú)磁滯。

附圖說(shuō)明

圖1是Mn_1-xCo_1+xSi合金( 0≤ x ≤ 0.03 )的室溫合金XRD衍射數(shù)據(jù)。

圖2是240-320 K范圍內(nèi)正分MnCoSi合金的等溫磁化曲線

圖3是240-320 K范圍內(nèi)Mn_0.99Co_1.01Si合金的等溫磁化曲線。

圖4是240-320 K范圍內(nèi)Mn_0.985Co_1.015Si合金的等溫磁化曲線。

圖5是240-320 K范圍內(nèi)Mn_0.98Co_1.02Si合金的等溫磁化曲線。

圖6是Mn_1-xCo_1+xSi（x = 0，0.01，0.015）合金不同溫度下的變磁性臨界場(chǎng)曲線。

圖7是優(yōu)選合金Mn_0.985Co_1.015Si在270-300 K間平行和垂直自然取向方向的磁致伸縮量。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的合金的制備方法為高純氬氣氛圍保護(hù)下電弧熔煉，退火方式為850℃退火60小時(shí)，隨后經(jīng)過(guò)72小時(shí)冷至室溫。

實(shí)施例1

利用X射線衍射儀（X-ray Diffraction：XRD）測(cè)了合金的物相結(jié)構(gòu)。圖1是Mn_1-xCo_1+xSi合金( 0≤ x ≤ 0.03 )的室溫合金XRD衍射數(shù)據(jù)，當(dāng)x = 0, 0.01, 0.015時(shí)，合金為單一的正交TiNiSi型結(jié)構(gòu)，這表明x ≤ 0.015時(shí)，Co原子的摻雜不會(huì)引起合金結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。而當(dāng)Co摻雜量達(dá)到x=0.02及以上時(shí)，可以看出Mn_0.98Co_1.02Si和Mn_0.97Co_1.03Si合金在2θ = 43.5°左右還存在少量Mn₅Si₃雜相。因此，為保證合金結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，Mn_1-xCo_1+xSi合金范圍確定為0.01≤ x ≤ 0.015。

實(shí)施例2

利用超導(dǎo)量子干涉儀（Superconducting Quantum Interference Device：SQUID）測(cè)量了Mn_1-xCo_1+xSi（x = 0，0.01，0.015，0.02）合金的等溫磁化曲線。

圖2是正分MnCoSi合金的等溫磁化曲線，合金在240-320 K的溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出變磁性特征，其中室溫300 K時(shí)的變磁性臨界場(chǎng)為2.5 T（相變臨界場(chǎng)指50 %飽和磁化強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的外場(chǎng)大小）。

圖3是Mn_0.99Co_1.01Si合金的等溫磁化曲線，合金在240-320 K的溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出變磁性特征，其中室溫300 K時(shí)的變磁性臨界場(chǎng)為0.9 T。

圖4是Mn_0.985Co_1.015Si合金的等溫磁化曲線，合金在240-320 K的溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出變磁性特征，其中室溫300 K時(shí)的變磁性臨界場(chǎng)為0.8 T。

圖5是Mn_0.98Co_1.02Si合金的等溫磁化曲線，合金在240-280 K的溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出變磁性特征，在280-320 K的溫度范圍內(nèi)為合金表現(xiàn)出鐵磁性行為，變磁性轉(zhuǎn)變消失。

圖6是Mn_1-xCo_1+xSi（x = 0，0.01，0.015）合金不同溫度下的變磁性臨界場(chǎng)曲線圖。合金的變磁性臨界場(chǎng)隨著溫度的增加而降低，且當(dāng)Co摻雜量增加時(shí)，相變臨界場(chǎng)顯著降低，且伴隨著合金三相點(diǎn)的降低（三相點(diǎn)是指溫度點(diǎn)，該溫度以下合金磁化曲線有磁滯，為一級(jí)相變；該溫度以下合金磁化曲線無(wú)磁滯，為二級(jí)相變）。其中優(yōu)選的Mn_0.985Co_1.015Si合金變磁性臨界場(chǎng)大幅度降低，三相點(diǎn)為260 K，室溫300 K時(shí)磁化曲線無(wú)磁滯。

實(shí)施例3

利用綜合物性測(cè)量系統(tǒng)（Physical Property Measurement System：PPMS）

和應(yīng)變片技術(shù)對(duì)優(yōu)選Mn_0.985Co_1.015Si合金進(jìn)行了磁致伸縮測(cè)量。

圖7是優(yōu)選合金270-300 K間平行和垂直自然取向方向的磁致伸縮量，在平行取向方向合金表現(xiàn)為正的磁致伸縮效應(yīng)，300 K時(shí)最大磁致伸縮量為1125 ppm；在垂直取向方向表現(xiàn)為負(fù)的磁致伸縮效應(yīng)，300 K時(shí)最大磁致伸縮量為-530 ppm。由于優(yōu)選合金三相點(diǎn)為260 K，所以室溫磁致伸縮效應(yīng)可逆無(wú)磁滯。