Специалисты НИТУ МИСИС установили причину ухудшения магнитных характеристик сплава на основе марганца, алюминия и галлия и предложили пути их улучшения. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Постоянные магниты широко применяются в электродвигателях, генераторах и датчиках. Наилучшие показатели демонстрируют материалы с редкоземельными элементами, однако они дороги и зависят от ограниченных ресурсов, поэтому исследователи ищут замену на основе более доступных металлов. Сплав марганца, алюминия и галлия рассматривается как один из перспективных вариантов, способный сохранять сильные магнитные свойства без редкоземельных компонентов, но на практике его характеристики часто оказываются ниже ожидаемых.
Учёные кафедры физического материаловедения МИСИС изучили быстрозакалённый сплав Mn-Al-Ga с помощью просвечивающей электронной микроскопии и компьютерного моделирования на атомном уровне. В материале обнаружили большое количество линейных дефектов кристаллической решётки, которые образуют границы между участками с нарушенным порядком атомов. Рядом с такими границами возникает антиферромагнитная связь между атомами марганца, из-за которой часть атомов компенсирует магнитное действие друг друга, снижая общую намагниченность. По оценкам исследователей, эти дефекты уменьшают намагниченность насыщения примерно на 10%.
Кандидат технических наук, доцент кафедры физического материаловедения и ведущий научный сотрудник центра инфраструктурного взаимодействия и партнёрства MegaScience НИТУ МИСИС Михаил Горшенков подчеркнул, что высокая плотность дефектов напрямую влияет на магнитное состояние материала. Это понимание открывает возможность искать способы уменьшить число дефектов или предотвратить их появление при получении сплава.
Разработка эффективных и доступных магнитных материалов остаётся одной из ключевых задач современного материаловедения, и учёные активно ищут новые технологические решения в этом направлении. Интернет-газета «ЖУК» сообщала, что сотрудники НИТУ МИСИС получили патенты на две технологии синтеза соединений редкоземельных металлов. Разработки позволяют выпускать карбонат неодима и диоксид церия с более высокой эффективностью.