Учёные НИТУ МИСИС выяснили, почему снижаются магнитные свойства сплавов на основе марганца (Mn), алюминия (Al) и галлия (Ga). По мнению специалистов вуза, это может помочь повысить эффективность постоянных магнитов без редкоземельных элементов и снизить их стоимость для энергетики, транспорта и электроники. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.
В НИТУ МИСИС отмечают, что постоянные магниты используют в электродвигателях, генераторах и датчиках. Лучшие показатели дают материалы с редкоземельными элементами. Они дорогие и зависят от ограниченных ресурсов. Поэтому ищут замену на основе более доступных металлов.
Одним из таких вариантов считается сплав марганца, алюминия и галлия. Сплав может сохранять сильные магнитные свойства без редкоземельных элементов. Но на практике его характеристики часто ниже ожидаемых.
Исследователи кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС изучили быстрозакалённый сплав Mn-Al-Ga. Учёные использовали просвечивающую электронную микроскопию и компьютерное моделирование на атомном уровне. В материале обнаружили большое количество линейных дефектов кристаллической решётки. Эти дефекты образуют границы между участками с нарушенным порядком атомов.
Рядом с такими границами возникает антиферромагнитная связь между атомами марганца. Часть атомов компенсирует магнитное действие друг друга. Из-за этого снижается общая намагниченность. По оценке учёных, такие дефекты уменьшают намагниченность насыщения примерно на 10%. Таким образом удалось напрямую связать строение сплава с ухудшением его магнитных свойств.
Кандидат технических наук, доцент кафедры физического материаловедения и ведущий научный сотрудник центра инфраструктурного взаимодействия и партнёрства MegaScience НИТУ МИСИС Михаил Горшенков отметил, что высокая плотность дефектов влияет на магнитное состояние материала. Это понимание позволяет искать способы уменьшить число дефектов или предотвратить их появление при получении сплава.
Источник: habr.com