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本文选择低锰MnxGa(1<x≦2)与Mn3Ga合金为研究对象,采用悬浮熔炼、快淬、退火的方法,通过系统探索和优化材料制备工艺,制备出一系列单相Mn-Ga合金。并结合DSC、XRD、NPD、SEM、VSM、PPMS等测试手段对合金物相、微观结构、磁性能的变化进行了系统研究,主要结论如下: 1、退火温度对Mn3Ga快淬带物相和磁性能具有显著的影响,合金退火前为立方相,低于673K,合金仍为立方相,合金磁性能低。673K-773K的退火温度下制得四方D022相,合金具有垂直的磁晶各向异性,高自旋极化,各项磁性能都较高。超过800K,合金由四方相转变为六方相,此时合金的磁性能明显降低。 2、退火时间对Mn3Ga快淬带的物相和磁性能影响较大,其通过影响合金的结构组织扩散过程,化学有序度得到了改善,直接影响合金的物相组分,从而引起磁性能的变化。但退火时间过长会使晶粒长大,粗晶颗粒占据比例增加,会降低合金的磁性能。 3、快淬速度对合金的物相转变温度没有明显影响,相同的退火时间下,不同的快淬速度对合金物相的影响较小,45m/s快淬速度下制得Mn3Ga合金的矫顽力最高达8.41kOe,比30m/s的样品矫顽力高出1kOe。30m/s快淬速度下制得的Mn3Ga合金14T的测试场下室温饱和磁化强度为31.11 emu/g。 4、XRD结果表明,退火处理对MnxGa(x=1.33,1.5,1.86,2.0)合金的物相和磁性能具有非常显著的影响,在较宽的退火温度范围内均可获得单相的Mn1.33Ga、Mn1.86Ga、Mn2Ga合金,在773K的退火温度下可获得单相Mn1.5Ga。 5、随锰含量增加,MnxGa(x=1.33,1.5,1.86,2.0)分子磁矩、剩余磁化强度及饱和磁化强度逐渐降低,居里温度和矫顽力显著增加。在低温高场的测试条件下,Mn2Ga的矫顽力达到了9.14kOe,Mn1.33Ga的饱和磁化强度达到78.65 emu/g,居里温度由Mn1.33Ga的628K增加到Mn2Ga的781K。 6、中子衍射和第一性原理计算结果表明随着Mn含量的减少,2b位置(MnⅠ)上的部分Mn原子被Ga原子取代,近邻MnⅠ和MnⅡ原子相反磁矩造成的反铁磁的影响减小,合金的净磁矩增加,自旋交换分裂能增加,使得合金具有高的饱和磁化强度和剩余磁化强度。