Международный коллектив ученых из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»), Тяньцзиньского университета (Китай), а также из Японии и США разработал новые энергоэффективные сплавы на основе железа, которые сочетают высокие механические и магнитные свойства с дешевизной и открывают новые возможности для промышленности. Результаты исследования опубликованы в журнале «Journal of Alloys and Compounds».
Сегодня перед учеными разных стран стоит задача создания новых материалов, которые способствовали бы снижению потерь при передаче и трансформации электроэнергии. Это привело бы к экономии энергоносителей и помогло снизить объемы выбросов опасных газов при производстве (в том числе, CO2 — одного из ключевых факторов парникового эффекта). За счет увеличения КПД электронные устройства можно было бы уменьшить в размерах.
Для решения этой задачи участники международного коллектива ученых занялись разработкой аморфных магнитомягких материалов в недорогих системах сплавов — таких, как Fe-Si-B-Nb-Cu (железо-кремний-бор-ниобий-медь).
«Для разработки новых сплавов на основе железа с высоким комплексом магнитных и прочностных свойств мы проанализировали большое количество составов сплавов. При этом мы старались уйти от применения дорогих легирующих элементов, таких как ниобий и молибден. Все сплавы, рассмотренные в работе, были получены с использованием промышленной технологии — закалки из жидкого состояния (спиннингование расплава, литье на вращающийся медный диск)», — рассказал один из авторов исследования, инженер НИТУ «МИСиС» Андрей Базлов.
По его словам, анализ большого количества сплавов Fe82-85B13-16Si1Cu1 позволил ученым определить влияние их химического состава и режимов термической обработки на магнитные и механические свойства. В итоге удалось получить сплавы, обладающие высокими магнитными свойствами, технологической пластичностью и ультравысокой прочностью.
«Полученные нами новые аморфные сплавы на основе железа по совокупности свойств превосходят распространенные промышленные аналоги не только в России, но и за ее пределами. Несомненные их плюсы — относительно низкая стоимость (из-за отсутствия дорогих легирующих элементов) и простота промышленного получения», — отметил Андрей Базлов.
Ученые будут продолжать разработку новых составов и режимов обработки аморфных магнитомягких сплавов. Они также планируют решить вопрос с промышленным внедрением своих разработок.
