Российские учёные создали сплав для мощных магнитов без редкоземельных металлов

Специалисты НИТУ МИСИС синтезировали сплав на основе марганца, алюминия и ванадия для постоянных магнитов. Доля магнитной фазы превысила 90%, что упростит производство для энергетики и транспорта без дорогих редкоземельных элементов.

Учёные НИТУ МИСИС синтезировали новый сплав, который приближает создание мощных постоянных магнитов без использования дорогих редкоземельных элементов. Разработка, как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, необходима для энергетики, электромашиностроения и транспортных систем. То есть для всего, что крутится, движется и потребляет ток.

Основной кандидат на замену — сплав на основе марганца и алюминия. Он дёшев, доступен и не требует импортного сырья. Его магнитные свойства связаны с так называемой τ-фазой — особым соединением, которое образуется при термической обработке. Но есть проблема: эта фаза капризна. Она нестабильна и легко разрушается при изменении температуры или условий обработки.

Российские материаловеды нашли решение. Они выяснили, как на поведение сплава влияет добавление небольшого количества ванадия и разные режимы охлаждения — от обычной закалки до сверхбыстрого охлаждения расплава на вращающемся медном диске (эта технология позволяет получать тонкие металлические ленты с уникальной структурой).

Доцент кафедры физического материаловедения Михаил Горшенков пояснил: добавление ванадия делает магнитную τ-фазу менее устойчивой — она формируется в более узком диапазоне составов и разрушается при более низкой температуре. Но есть и плюс: при сверхбыстрой закалке ванадий помогает получить эту фазу без дополнительной термообработки.

Это ключевой момент. Обычно для получения магнитной фазы сплав нужно греть, закаливать, отжигать — многоступенчатый, энергозатратный процесс. А здесь фаза возникает прямо в процессе литья, если охлаждение достаточно быстрое.

Лучший результат показал сплав на основе марганца, алюминия и ванадия. В литом образце после закалки и отжига доля магнитной τ-фазы превысила 90 процентов. А в тонких металлических лентах, полученных при сверхбыстром охлаждении, высокая доля этой фазы образовалась без дополнительной термообработки — то есть сразу, в процессе производства.