Российские учёные из НИТУ МИСИС создали дешёвую альтернативу промышленным постоянным магнитам на основе редкоземельных металлов. Такие магниты используются в электродвигателях, генераторах, а также в авиакосмической отрасли. Новый сплав включает доступные и недорогие алюминий и марганец с незначительным добавлением галлия и меди.
Российские учёные из НИТУ МИСИС разработали новый сплав для промышленных магнитов. Их производство не требует использования дорогостоящего сырья — редкоземельных металлов, таких как самарий и неодим. Разработка поможет удешевить и упросить получение магнитов, которые применяются сегодня в авиационной и космической технике, при создании компьютеров и других устройств. Об этом RT сообщили в пресс-службе университета. Результаты исследования опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.
Постоянными называют магниты, которые сохраняют свою намагниченность на протяжении долгого времени. Самые мощные производят на основе элементов из группы очень редких металлов — лантаноидов. К ним, в частности, относятся самарий и неодим, доля таких дорогостоящих компонентов в современном промышленном магните может достигать около 30%.
Авторы нового исследования нашли более дешёвый способ производства постоянных магнитов. Учёные выяснили, как сделать аналогичные по мощности магниты на основе дешёвого и доступного сырья — марганца и алюминия. При определённых условиях сплав неферромагнитных металлов марганца и алюминия образует τ-фазу.
В этом состоянии за счёт особой кристаллической структуры материал становится ферромагнетиком и приобретает сильные магнитные свойства.Однако τ-фаза нестабильна и легко разрушается при высокой температуре, поэтому сплав пока не применялся для создания постоянных магнитов. Исследователи нашли простое решение этой проблемы. Они выяснили, что добавление в сплав совсем небольшого количества металла галлия позволяет повысить стабильность τ-фазы, не ухудшая магнитные свойства материала. Для получения нужного эффекта достаточно, чтобы сплав содержал всего несколько процентов галлия.
Поскольку и алюминий, и галлий являются легкоплавкими металлами (галлий способен плавиться от тепла рук человека), учёные также добавили в сплав 3% меди. Это позволило сделать материал пригодным к промышленной обработке. Кроме того, медь модифицирует сплав и дополнительно усиливает магнитные свойства нового изделия. По словам учёных, оно способно частично заменить дорогостоящие магниты из редкоземельных металлов. Применяемый в сплаве галлий является побочным продуктом добычи алюминия и производится на территории России.
«Стоимость компонентов, входящих в состав сплава системы Mn-Al, невелика, а сами они широко распространены в природе, поэтому получение магнитов из этих материалов привлекательно из экономических соображений. Магнитные материалы на основе сплавов Mn-Al особенно перспективны для применения в ряде электродвигателей, бытовой технике, медицинском оборудовании и других устройствах», — рассказал RT кандидат технических наук, доцент кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС Михаил Горшенков.
Свежие комментарии