Ученые НИТУ МИСИС запатентовали улучшенный железо-никелевый материал, который подойдет для производства магнитных экранов, магнитопроводов высокочастотных трансформаторов, катушек индуктивности и других электротехнических устройств, работающих в широком диапазоне частот — до 200 кГц и малых магнитных полях. Более того, новый материал позволит снизить себестоимость изделий за счет использования недорогих легирующих элементов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Предложенный учеными Университета МИСИС материал производится в виде тонкой ленты. Кроме того, применение разработанного материала позволит снизить себестоимость электронных и электротехнических устройств за счет использования недорогих легирующих элементов по сравнению с аналогичными магнитомягкими материалами на основе кобальта.
Магнитомягкие аморфные сплавы обладают сочетанием высоких магнитных, электрических и механических свойств. Аморфное состояние, при котором материал не имеет определенной кристаллической структуры, формируется при высокой скорости охлаждения расплава, когда атомы не успевают образовать кристаллическую решетку. Под действием магнитного поля такие материалы способны легко намагничиваться и размагничиваться.
Особенностью магнитомягких аморфных сплавов на основе железа и никеля, по сравнению с кристаллическими, является большое (около 20%) содержание немагнитных элементов таких, как бор, кремний, углерод и фосфор, необходимых для формирования аморфной структуры. Эти материалы обладают высокой магнитной проницаемостью, что придаёт им большую энергоэффективность.
«Важно отметить, что к потенциальным преимуществам разработанного сплава можно отнести высокую технологичность, полученную за счет высокой стеклообразующей способности и термической стабильности аморфной структуры материалов; магнитные характеристики сопоставимые с аморфными материалами на основе более дорогих аналогов. Также, широкий температурно-временной интервал режимов термической обработки позволит получать среднегабаритные изделия из данного материала», — рассказала соавтор патента Эржена Занаева, к.т.н. инженер лаборатории «Перспективные энергоэффективные материалы» Университета МИСИС.
В дальнейшем ученые планируют сосредоточиться на повышении индукции насыщения аморфных материалов — это позволит снизить вес существующих магнитопроводов при сохранении электротехнических характеристик. Работа выполняется в рамках реализации стратегического проекта “Материалы будущего” по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (проект №K2-2022-001).
