КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-73-00050
НазваниеРазработка научно-технологических основ создания магнитострикционных композитов на основе сплава Fe-Ga
Руководитель Калонов Аъзамбек Атхамович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №110 - Конкурс 2025 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов
Ключевые слова Магнитострикционные композиты, сплав Fe-Ga, функциональные материалы, микроструктура, магнитострикция, магнитные свойства.
Код ГРНТИ53.49.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект посвящён перспективному классу материалов для современной электротехники, а именно магнитострикционным металл/полимерным композитам. Они основаны на идее создания электрической изоляции между частицами металлического магнитострикционного материала, что позволяет избегать больших потерь на вихревые токи и использовать такие объекты при повышенных частотах перемагничивания (свыше 10 кГц). Это, в свою очередь, позволяет разблокировать ряд различных применений магнитострикционных материалов, которые недоступны для монолитных металлических изделий. Кроме того, композиты имеют несколько других преимуществ, таких как изотропные магнитные свойства, а также возможность непосредственно получать заданную форму при изготовлении, избегая дополнительных операций металлообработки, что делает их использование гораздо более экономичным.
Традиционно, магнитострикционные композиты создаются на основе сплава FeTbDy, что обеспечивает их высокую магнитострикцию без существенной необходимости оптимизации параметров их изготовления. Однако широкое применение этого сплава ограничено довольно сильными магнитными полями, требующимися для насыщения композитов на его основе (порядка 5 кЭ). Это не позволяет использовать такие материалы в современных миниатюрных и энергоэффективных устройствах, где возможности создания сильных магнитных полей ограничены. Кроме того, сплав FeTbDy является дорогостоящим из-за большой доли редкоземельных элементов в составе. Решением обозначенных проблем может быть замена в магнитострикционных композитах сплава FeTbDy на более перспективный Fe-Ga. Он лишён всех этих недостатков и, кроме того, обладает рядом других полезных преимуществ, например хорошей коррозионной стойкостью. На сегодняшний день активное использование композитов на основе Fe-Ga сдерживается тем, что всё ещё не разработаны оптимальные режимы и параметры их изготовления, обеспечивающие наилучшие функциональные характеристики. Использование тех же параметров, что и для композитов на основе FeTbDy не эффективно ввиду большой разницы в структуре и физических свойствах этих сплавов. В данном проекте будет реализовано комплексное научное исследование, направленное на решение этой проблемы. С научной точки зрения для этого планируется решить одну из фундаментальных задач науки о материалах применительно к композитам Fe-Ga/эпоксидная смола, а именно установить и проанализировать корреляции в цепочке: параметры изготовления - структура - свойства. В проекте запланировано создание обширной серии образцов с варьированием отдельных независимых параметров при сохранении остальных неизменными. Кроме того, будут задействованы нестандартные подходы, в частности, получение порошка из сплава Fe-Ga методом механосинтеза, что может приводить к уникальной атомной структуре сплава и необычным свойствам, а также использование для заливки композитов полимерных форм, полученных с помощью 3д печати. Во всех полученных образцах будут исследованы структура и функциональные свойства. Для этого будет задействован широкий набор современных методик (SEM, EBSD, XRD, VSM, исследование магнитострикции тензометрическим методом, анализ динамических магнитных характеристик и другие), что даст возможность получить достоверные и качественные научные данные. Анализ экспериментальных результатов позволит выявить наиболее перспективные комбинации параметров изготовления магнитострикционных композитов на основе Fe-Ga и установить механизмы, ответственные за формирование функциональных свойств в таких объектах. Всё это, в конечном итоге, позволит существенно усовершенствовать магнитострикционные композиты и устройства на их основе.
Ожидаемые результаты
В проекте будет реализовано комплексное экспериментальное исследование магнитострикционных композитов FeGa/эпоксидная смола. За счёт создания и исследования большой серии образцов будет установлено влияние отдельных параметров изготовления композитов (размер и морфология порошка, соотношение металл-изолятор и дополнительные воздействия) на структуру, магнитострикцию и динамические магнитные свойства. Это позволит продвинуться в понимании особенностей формирования структуры и свойств в магнитострикционных композитах и, в конечном итоге, разработать оптимальные режимы их изготовления для достижения наилучших функциональных характеристик. Развитие этого класса материалов, в свою очередь, стимулирует дальнейшее усовершенствование электротехнических устройств на их основе. Это особенно актуально в свете современных запросов на миниатюрные и энергоэффективные функциональные устройства.