Специалисты из НИТУ МИСИС разработали экономичный аналог промышленных магнитов, создаваемых с использованием редкоземельных элементов. Подобные изделия востребованы в производстве электродвигателей, генераторов и космических технологий. Инновационный сплав состоит из доступных материалов — алюминия и марганца с минимальными добавками галлия и меди.
Группа исследователей из НИТУ МИСИС представила новую технологию изготовления магнитных материалов. В отличие от традиционных аналогов, этот метод не требует применения дорогих редкоземельных компонентов, таких как самарий и неодим. Открытие позволит сократить затраты на выпуск магнитов, используемых в авиационной промышленности, космических аппаратах и электронике. Данные о проведённой работе размещены в научном журнале Journal of Alloys and Compounds.
Постоянные магниты отличаются способностью сохранять свои магнитные характеристики в течение длительного срока. Наиболее эффективные варианты таких изделий производят на базе лантаноидов — элементов, относящихся к категории редкоземельных. В современных промышленных магнитах содержание этих дорогостоящих металлов может доходить до 30%.
В ходе исследования учёные предложили более доступный метод получения постоянных магнитов. Они установили, что схожими по мощности характеристиками обладает сплав из неферромагнитных металлов — марганца и алюминия. При определённых условиях обработки этот состав формирует τ-фазу, приобретая ферромагнитные свойства благодаря уникальной кристаллической решётке.
Основной проблемой при использовании τ-фазы остаётся её нестабильность под воздействием высоких температур, что ранее препятствовало коммерческому применению сплава. Однако исследователи обнаружили, что внесение в состав небольшого количества галлия повышает его температурную устойчивость без потери магнитных качеств. Для достижения эффекта достаточно добавления всего нескольких процентов этого металла.
Учитывая низкую температуру плавления алюминия и галлия (последний способен переходить в жидкое состояние при нагревании в руках), специалисты дополнили состав 3% меди. Это сделало материал более технологичным для массового производства. Кроме того, медь усилила магнитные параметры конечного изделия. Как отмечают разработчики, новый сплав может служить частичной заменой дорогим редкоземельным магнитам. При этом галлий, включённый в его состав, является побочным продуктом производства алюминия и добывается в России.
«Компоненты сплава Mn-Al имеют невысокую стоимость и широко распространены в природе, что делает подобные магнитные материалы экономически выгодными. Разработка перспективна для использования в электродвигателях, бытовых приборах, медицинской технике и других областях», — отметил кандидат технических наук, доцент кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС Михаил Горшенков.
