В России создали доступный сплав для магнитов

В НИТУ МИСИС вплотную занялись созданием мощных магнитов без дорогих редкоземельных элементов. В центре внимания оказался сплав на основе марганца и алюминия. Это перспективная замена для электромашиностроения и транспорта. Главная сложность — магнитная τ-фаза сплава нестабильна и легко разрушается при изменении температуры или условий обработки.

Исследователи проверили, как добавление ванадия и разные режимы охлаждения — от обычной закалки до сверхбыстрого охлаждения расплава на вращающемся диске — влияют на свойства сплава. В работе рассматривали составы с содержанием марганца от 51% до 55%.

«Состав и режим охлаждения позволяют точнее управлять структурой материала. Мы выяснили, что добавление ванадия делает магнитную τ-фазу менее устойчивой: она формируется в более узком диапазоне составов и разрушается при более низкой температуре. Однако при сверхбыстрой закалке ванадий помогает получить эту фазу без дополнительной термообработки», — рассказал Михаил Горшенков, доцент кафедры физического материаловедения, ведущий научный сотрудник центра инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience НИТУ МИСИС.

Лучший результат показал сплав Mn₅₃Al₄₄V₃. В литом образце после закалки и отжига доля магнитной фазы превысила 90%. В тонких металлических лентах, полученных сверхбыстрым охлаждением, эта фаза сразу занимала большую часть объема, что упрощает производство.

Отдельно ученые отметили эффект гистерезиса температуры Кюри: при нагреве температура перехода из ферромагнитного в парамагнитное состояние оказалась более чем на 100 °C выше, чем при охлаждении.

«Мы предполагаем, что это связано с механизмом первого рода. Сейчас изучаем эффект для возможного использования в датчиках», — добавила Анастасия Фортуна, ассистент кафедры физического материаловедения.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.