Учёные МИСИС выявили причину снижения магнитных свойств сплава Mn-Al-Ga и предложили способ их повышения

Учёные НИТУ МИСИС выяснили, почему снижаются магнитные свойства сплавов на основе марганца (Mn), алюминия (Al) и галлия (Ga). По мнению специалистов вуза, это может помочь повысить эффективность постоянных магнитов без редкоземельных элементов и снизить их стоимость для энергетики, транспорта и электроники. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.

В НИТУ МИСИС отмечают, что постоянные магниты используют в электродвигателях, генераторах и датчиках. Лучшие показатели дают материалы с редкоземельными элементами. Они дорогие и зависят от ограниченных ресурсов. Поэтому ищут замену на основе более доступных металлов.

Одним из таких вариантов считается сплав марганца, алюминия и галлия. Сплав может сохранять сильные магнитные свойства без редкоземельных элементов. Но на практике его характеристики часто ниже ожидаемых.

Исследователи кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС изучили быстрозакалённый сплав Mn-Al-Ga. Учёные использовали просвечивающую электронную микроскопию и компьютерное моделирование на атомном уровне. В материале обнаружили большое количество линейных дефектов кристаллической решётки. Эти дефекты образуют границы между участками с нарушенным порядком атомов.

Рядом с такими границами возникает антиферромагнитная связь между атомами марганца. Часть атомов компенсирует магнитное действие друг друга. Из-за этого снижается общая намагниченность. По оценке учёных, такие дефекты уменьшают намагниченность насыщения примерно на 10%. Таким образом удалось напрямую связать строение сплава с ухудшением его магнитных свойств.

Кандидат технических наук, доцент кафедры физического материаловедения и ведущий научный сотрудник центра