Инновационное решение для производства магнитов без редкоземельных металлов
Команда учёных НИТУ МИСИС под руководством Михаила Горшенкова представила уникальную разработку — мощный постоянный магнит, производство которого обходится без редкоземельных металлов. Вместо традиционных дорогих компонентов, используемых в магнитах для электродвигателей и генераторов, специалисты создали новый сплав на основе широкодоступных алюминия и марганца, с малой добавкой галлия и меди.
Доступные компоненты — основа новой технологии
Современная промышленность требует постоянных магнитов, которые сохраняют свою силу десятилетиями, однако большая их часть создаётся из лантаноидов — металлов, добыча которых сопряжена с высокими затратами. Например, в магнитах широко используются самарий и неодим, что значительно повышает себестоимость продукции и зависит от внешних поставок.
Созданный в МИСИС сплав меняет правила игры. Он включает в себя алюминий и марганец, которые распространены во всём мире и стоят намного дешевле редкоземельных металлов. Учёные выяснили, что при определённых условиях соединения этих металлов образуется так называемая τ-фаза. Благодаря особой структуре, материал показывает отличные ферромагнитные качества и способен конкурировать с существующими промышленными образцами.
Галлий и медь — шаг к высокой стабильности и промышленной пригодности
Главная инновация исследования — применение малых количеств галлия и меди. Хотя сам по себе сплав марганца и алюминия способен к намагничиванию, его структура оказывается недостаточно стабильной при нагреве. Учёным удалось решить эту задачу введением в состав всего нескольких процентов галлия, что укрепляет магнитные свойства и делает сплав устойчивым даже при высоких температурах.
Дополнение рецептуры 3% меди отключает ещё одну важную задачу: благодаря этому компоненту новый материал технологичен, проще в обработке и дополнительно приобретает улучшенные магнитные характеристики. Особо подчёркивается, что галлий, используемый в разработке, добывается в России как побочный продукт при производстве алюминия, что исключает зависимость от иностранных поставщиков.
Новые возможности для техники и промышленности
Результаты исследований открывают перспективы для замены дорогостоящих магнитов в самых разных отраслях — от авиационного и космического приборостроения до бытовой техники, систем хранения данных и медицинского оборудования. Из-за малой стоимости и доступности сырья магниты на основе алюминия, марганца, галлия и меди могут существенно сократить расходы предприятий, обеспечив при этом сопоставимое качество работы с существующими решениями.
Как подчёркивает Михаил Горшенков, материалы на сплавах Mn-Al обладают отличным потенциалом и позволяют создать продукт, востребованный в высокотехнологичных секторах: «Экономическая целесообразность и широта применения делают новые магниты весьма привлекательными для внедрения в современную промышленность».
Экологичность и перспективы внедрения
Отдельное значение имеет экологический аспект: разработка уменьшает нагрузку на окружающую среду за счёт сокращения добычи редкоземельных металлов. Благодаря высокой распространённости компонентов и производству галлия внутри страны, технология способствует развитию отечественного рынка материалов для сложных магнитных систем.
Разработка НИТУ МИСИС наглядно демонстрирует, что передовые решения могут быть экономичными, эффективными и дружелюбными к природе одновременно. Внедрение новых магнитных сплавов обещает ускорить развитие отечественных технологий, способствовать энергоэффективности и сделать продукцию компаний конкурентоспособнее на мировом рынке.
Источник: russian.rt.com
