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L10-MnxGa(1≤x≤2)合金由于其高饱和磁化强度、高磁各向异性、高的居里温度等特点引起了研究人员的关注。理论计算表明,L10-MnGa合金的由此计算可得的理论最大磁能积(BH)max可达28 MGOe,与钴基稀土永磁材料相当,有望发展为新型高性能非稀土永磁材料。我们以L10-MnxGa(1<x≤2)合金为研究对象,采用悬浮熔炼和热处理的方法,在获得高内禀磁性四方相块体材料的基础上,一方面结合手工破碎、高能球磨、介质低能球磨和粉体筛分技术制备磁硬化合金粉,另一方面使用冷轧、SPS热变形和磁场热处理等方法制备磁硬化合金块体,并采用X-射线衍射(XRD)、中子粉末衍射(NPD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、综合物性测量系统(PPMS)等表征和分析手段,重点研究Mn-Ga合金粉体及块体磁硬化工艺及机理。实验结果表明,介质低能球磨工艺可以有效地提高矫顽力,实现合金磁硬化,并控制合金不发生氧化和相分解。对Mn1.15Ga合金,随球磨时间从15min增加至3.5h,矫顽力先增加并在2h达到最大值4.71kOe,之后逐渐减小。但由于球磨导致缺陷和微观应变增加,随球磨时间的延长,球磨粉的磁化强度不断降低。球磨后的短时间热处理工艺可以在矫顽力得以保留的前提下回复合金粉磁化强度。经465℃温度下热处理1min后,Mn1.15Ga粉体磁化强度得到显著回复,而矫顽力并没有太多的降低。其中20μm-37μm的颗粒具有最大的磁化强度46emu/g,矫顽力为4.03kOe,此时的粉体具有最大的磁能积2.96MGOe,这是现有报道的最高值。此外,对于20μm-37μm颗粒,热处理后粉体的取向度达到了0.45,相比热处理前提高了18%。XRD计算结果表明,在球磨和热处理过程中粉体矫顽力的变化与微观应变值的变化保持高度的一致性。这很可能成为新的一种磁硬化手段。冷变形可实现Mn1.80Ga磁硬化,并获得一定的各向异性和织构。但由于低Mn合金塑性较差,无法获得较大的变形量,冷变形对Mn-Ga合金的作用十分有限。四方相Mn1.80Ga铸锭SPS热变形过程中,温度对合金的变形起着主要的作用,当温度一定时,压力的提高有助于变形的进一步进行。采用SPS热变形技术可制备得到致密的L10-MnxGa热变形磁体,并在不同程度上实现了热变形磁体的磁硬化和各向异性化。热变形过程中首次观察到了磁体的动态再结晶现象,再结晶造成的晶粒细化是变形磁体磁硬化的根本原因。600℃下变形量为90%时磁体剩磁和矫顽力最大,分别为31.82emu/g和4.45kOe,磁能积为1.42MGOe,但Mn1.8Ga热变形磁体依然是各向同性磁体。Mn1.33Ga热变形磁体显示出明显的各向异性,然而,变形磁体发生再结晶后晶粒尺寸粗大且不均匀。此外,变形速率对合金磁性能有明显影响,较为快速的变形得到的晶粒更为细小,矫顽力和剩磁也更大。对于Mn1.80Ga合金,变形速率为0.02mm/s时,磁体晶粒尺寸约为10μm,当变形速率达到0.10mm/s后,磁体晶粒尺寸急剧减小到仅有3μm左右,此时的磁体矫顽力可达4.7kOe,剩磁为33.68emu/g,对应磁能积为1.58MGOe。