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Constitution of Mn–Al–(Cu, Fe, Ni or C) Alloys Near the Magnetic τ Phase

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Published/Copyright: December 2, 2021
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International Journal of Materials Research
From the journal International Journal of Materials Research Volume 88 Issue 8

Abstract

The effect of adding Cu, Fe, and Ni to the magnetically hard τ phase in Mn–Al was studied by investigating isothermal sections at 1000 and700 °C. The Mn–Cu–Al alloys show no τ but only hexagonal ε at 1000 °C. Likewise, in Mn–Fe–Al and Mn–Ni–Al only hexagonal ε exists at 1000 °C. The Cu alloys exhibit a hitherto unobserved splitting of ε (and therefore τ) into two phases having the same structure but different Cu contents. One of them can be understood as a continuation of the metastable binary ε which can be undercooled even more effectively in the ternary. The other is the stable extension of ε into the ternary. This apparent decomposition of ε is described with the help of an isopleth at 55 Mn, 45 Al. Above ~ 10 % Cu the τ phase is lost and is replaced by κ, resulting in a drop in Curie temperature and a loss of magnetic hardness. None of these three elements is a true stabilizer of the magnetic τ phase; it always forms by transformation from the hexagonal high-temperature phase ε. This precludes processing in which fully dense magnets are obtained by sintering magnetically oriented powders at high temperatures. The Cu alloys offer an advantage for the type of processing applied to Mn–Al–C because they stabilize the τ precursor ε to temperatures below 700 °C.

Abstract

Die Auswirkung der Zusätze von Cu, Fe, Ni auf das Verhalten der magnetisch harten τ-Phasen in Mn–Al wurde durch isotherme Schnitte bei 1000 und 700 °C untersucht.Mn–Cu–Al–Legierungen zeigen kein τ, sondern nur das hexagonale ε bei 1000 0°C. Ähnlich findet man in Mn–Fe–Al sowie Mn–Ni–Al bei 1000 °C nur ε. Die Cu-Legierungen zeigen eine bisher nicht beobachtete Aufspaltung von ε (und folglich von τ) in zwei Phasen gleicher Struktur doch unterschiedlichen Cu-Gehalts. Eine der Phasen läβt sich verstehen als Fortsetzung des metastabilen binären ε, das im Ternären noch wirksamer unterkuhlt werden kann. Die andere ist die stabile Fortsetzung von ε ins Ternäre. Die beobachtete Entmischung von ε wird mit Hilfe eines Temperatur-Konzentrations-Schnitts bei 55 Mn, 45 Al beschrieben. Bei Cu-Gehalten über etwa 10 At.-% verschwindet τ und wird ersetzt durch κ, was zu einer Herabminderung der magnetischen Ordnungstemperatur und Härte führt. Keines der drei Elemente stabilisiert die magnetische τ-Phase im eigentlichen Sinn; sie wird immer über eine Umwandlung aus der hexagonalen Hochtemperaturphase ε gebildet. Dieser Umstand schlieβt ein Herstellungsverfahren aus, bei dem Magnete hoher Dichte und Remanenz durch Sintern magnetisch ausgerichteter Teilchen bei hohen Temperaturen gebildet werden können. Die Cu-Legierungen bieten für die bei Mn–Al–C übliche Prozeβfuhrüng einen gewissen Vorteil, weil sie den τ-Vorläufer ε bis herunter zu Temperaturen unter 700 °C stabilisieren.

Dedicated to Professor Dr. rer. nat. Volkmar Gerold on the occasion of his 75th birthday

Ch. Müller, G. Petzow Max-Planck-Institut für Metallforschung Heisenbergstr. 5 D-70569 Stuttgart, Germany
H.H. Stadelmaier Dept. of Materials Science and Eng. North Carolina State University, Raleigh NC 27695-7907, USA
B. Reinsch Robert Bosch GmbH Forschung 1, Werkstoffe Postfach 10 60 50 D-70049 Stuttgart, Germany

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Received: 1997-06-05
Published Online: 2021-12-02

© 1997 Carl Hanser Verlag, München

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  2. Editorial
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  14. Search for γ Precipitate Hardenable Quaternary Ll2-Ordered γ′-Intermetallics with Compositions Around Ni3(Al, Si, Ti), (Ni, Co)3(Al, Ti) and (Ni, Co)3(Si, Ti)
  15. Deformation Behaviour of the Single Crystal Superalloy SC16 Under Low Cycle Fatigue Loading
  16. Thermal Fatigue of Components with Compositional Gradients of Multiphase NiAl-X and Alloy IN 738
  17. Mikrostrukturelle Analyse einer betriebsbeanspruchten einkristallinen Flugturbinenschaufel: Bewertung der lokal wirkenden Belastung
  18. Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
  19. Personen
  20. Mitteilung aus dem Materialprüfungsamt Nordrhein-Westfalen
  21. Terminkalender
https://doi.org/10.3139/ijmr-1997-0117

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