Научное направление 1.1 «Фундаментальные исследования магнитных свойств и структуры сплавов и композитов для постоянных магнитов на основе систем с редкоземельными, 3d-металлами и сплавами на их основе»
 
Изучены взаимосвязь между кристаллической и локальной структурой и магнитными свойствами литых сплавов системы Fe-Ni-Al и сплавов систем Sm-Co и Nd-Fe-B для постоянных магнитов. Использованы методы просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, мессбауэровской спектроскопии и спектроскопии рентгеновского поглощения (EXAFS-спектроскопия). Установлены структурные изменения, ответственные за формирование высококоэрцитивного состояния в вышеперечисленных сплавах при их термообработке. Обсуждены механизмы получения высококоэрцитивного состояния в зависимости от состава сплавов, способа и режимов термической обработки.
 
Научное направление 1.2 «Поиск новых композиций и способов получения наноструктурированных сплавов на основе систем РЗМ-(Fe,Co)-(B), Fe-Co-Cr и Sr-Fe-O, в том числе с использованием методов быстрой закалки и механоактивации»
 
1). Государственный контракт № П418 от 30.07.2009 г. «Разработка лабораторной технологии получения нового поколения нанокомпозиционных магнитотвердых материалов на основе сплавов системы Nd-Fe-B методом закалки из жидкого состояния», выполняемый по направлению «Физика конденсированных сред. Физическое материаловедение» в рамках мероприятия 1.2.2 Программы «Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук», мероприятия 1.2 «Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук и кандидатов наук» направления 1 «Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий» федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, V = 3,6 млн. руб., срок выполнения: 2009-2011 гг., V (2009 г) = 1,5 млн. руб. Научный руководитель: зав. каф. «Физического материаловедения», А.Г. Савченко.
Проведены систематические исследования влияния замены атомов железа атомами Ti, Cu, Mo, Zr, Cr на фазовый состав, структуру, магнитные свойства нанокомпозиционных Nd2Fe14B/α-Fe сплавов. Кроме того, было установлено влияние режимов термической обработки на фазовый состав и магнитные свойства нанокомпозиционных сплавов на основе системы Nd-Fe-B. Показано, что при нагреве быстрозакаленных аморфизированных сплавов Nd2Fe14B, Nd9.5Fe84.5B6 и Nd9.5Fe84M0.5B6 (где M – Cu, Mo, Ti) происходит только одна экзотермическая реакция, которая связана с кристаллизацией аморфной фазы и формированием фаз Nd2Fe14B, α-Fe. Аналогичные исследования быстрозакаленных сплавов Nd9.5Fe84M0.5B6 (где M – Cr, Zr) выявили три экзотермических реакции при нагреве. На первом этапе кристаллизации данных сплавов происходит образование фаз Nd2Fe14B, α-Fe и метастабильной фазы со структурой Th2Fe17. При дальнейшем повышении температуры нагрева происходит распад метастабильной фазы с образование стабильных фаз Nd2Fe14B и α-Fe.
Установлено, что быстрозакаленный сплав Nd2Fe14B характеризуется изотропным распределением осей легкого намагничивания нанозерен. В сплавах Nd9.5Fe84.5B6 и Nd9.5Fe84M0.5B6 (где M – Cu, Mo, Ti) после быстрой закалки и последующего отжига реализуется обменно-связное состояние между нанозернами магнитотвердой и магнитомягкой фазами, а коэрцитивная сила сплавов имеет значения от 2 до 5 кЭ. Показано, что зависимость коэрцитивной силы от температуры отжига имеет вид кривой с максимумом. На начальном этапе рост Нс с увеличением температуры отжига связан с незавершенностью процесса кристаллизации и частичным сохранением аморфной фазы. Падение коэрцитивной силы при более высоких температурах отжига обусловлено укрупнением среднего размера нанокристаллитов, что, по-видимому, приводит к ослаблению обменно-связного состояния между нанозернами магнитотвердой и магнитомягкой фазами.
Изучено влияние режимов механической обработки в планетарной шаровой мельнице на фазовый состав, структуру и магнитные свойства быстрозакаленных сплавов: стехиометрического состава Nd2Fe14B (30 вес. % Nd) и низконеодимового состава (12 вес. % Nd). Измельчение в планетарной мельнице приводит к заметному увеличению микродеформации решеток фаз, а так же уменьшению среднего размера областей когерентного рассеяния. Предположено, что увеличение плотности дефектов при измельчении приводит к снижению константы магнитокристаллической анизотропии и, как следствие этого, к снижению магнитных свойств.
2) Государственный контракт № 14.740.11.0024 от 12 августа 20010 г «Получение с использованием методов механоактивации и кристаллизации оксидного стекла нового поколения наноструктурированных магнитотвердых ферритовых порошков с высокими магнитными свойствами», V = 8 млн. руб., срок выполнения: 2010-2012 гг.
Установлено, что влияние измельчения крупнокристаллического порошка SrFe12O19 в шаровой планетарной мельнице на структуру порошока стронциевого гексаферрита. При этом выявлено различное влияние энергонапряженности помола на фазовый состав, структуру и магнитные свойства порошка: обработка в высокоэнергетической мельнице приводит к образованию аморфной фазы, в результате образования которой магнитотвердые свойства порошка снижаются. При помоле в низкоэнергетической мельнице образование аморфной фазы не наблюдается, а магнитотвердые свойства нетекстурованного порошка практически не изменяются. Частицы гексаферрита стронция находятся в монокристаллическом состоянии и при наложении магнитного поля ориентируются осью легкого намагничивания вдоль направления магнитного поля.
Высокотемпературный отжиг измельченного порошка приводит к увеличению коэрцитивной силы, что обусловлено формированием нанокристаллической структуры с низким уровнем микродеформации решетки. Однако, полученные порошки не склонны к текстурованию в магнитном поле из-за формирования в частицах хаотически ориентированных нанокристаллитов гексаферрита стронция. При этом в порошке, измельченном в высокоэнергетической мельнице, такая структура образуется за счет кристаллизации аморфной фазы и рекристаллизации деформированных кристаллитов SrFe12O19. Это ведет к повышению коэрцитивной силы до 0,45 Тл. В порошке измельченном в низкоэнергетической мельнице, такая структура образуется лишь за счет рекристаллизации деформированных кристаллитов SrFe12O19 и этим можно объяснить увеличение коэрцитивной силы порошков в результате отжига только до 0,40 Тл.
Установлено, что двухступенчатая термообработка порошка, измельченного в низкоэнергетической мельнице, включающая низкотемпературный отжиг в магнитном поле и последующий высокотемпературный отжиг, позволяет получить гексаферрит стронция с нанокристаллической структурой, что обуславливает высокое значение коэрцитивной силы (около 0,4 Тл). При этом частицы отожженного порошка текстуруются в магнитном поле, что позволяет заметно увеличить остаточную индукцию (в 1,4 раза) и магнитное произведение (в 1,8 раз) по сравнению с изотропной нанокристаллической структурой. Последнее можно объяснить анизотропной ориентацией формирующихся в частицах порошка нанокристаллитов фазы SrFe12O19. Этот эффект не наблюдается, если низкотемпературный отжиг проводится без наложения магнитного поля. Такой отжиг приводит к формированию частиц не склонных к текстурованию в магнитном поле.
 
Научное направление 1.3 «Разработка новых композиций и технологий изготовления высокоэнергетических и высококоэрцитивных сплавов на основе систем РЗМ-Fe-B, РЗМ-(Fe,Co), Fe-Co-Cr и Sr-Fe-O».
 
Контракт № 2.1.2/7264 «Нанокомпозиты из смеси порошков ультрадисперсного железа и быстрозакаленных сплавов системы Nd-Fe-B для постоянных магнитов», выполняемый по заданию Рособразования по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009– 2010 годы)», V = 4,466 млн. руб., срок выполнения: 2009-2010 гг., V (2009 г) = 2,278 млн. руб. Научный руководитель: зав. НИЛ ПМ , к.ф.-м.н. В.П. Менушенков.
Разработан способ получения наноструктурированных композиционных магнитопластов из быстрозакаленных сплавов на основе системы Nd-Fe-B и высокомолекулярного полиэтилена марки GUR с использованием метода механоактивации путем совместного измельчения порошков в высокоэнергетической планетарной мельнице АГО-2У. Величина остаточной индукции и коэрцитивной силы образцов магнитопластов составляла: Br = 4 – 10 кГс, коэрцитивная сила Hсi = 2,5 – 9 кЭ.
Разработан способ получения магнитопластов из смеси нанопорошков железа и быстрозакаленного сплава Nd-Fe-B с добавкой немагнитной полимерной связки на кремний-органической основе. Порошки Nd2Fe14B с Fe или Fe-Co смешивали с полимерным связующим в количестве до 20 объемных процентов, компактировали с помощью специально разработанной ручной прессформы и подвергали полимеризации при температуре 200оС. Величина коэрцитивной силы монотонно уменьшалась от 10 до 2,5 кЭ при увеличении содержания железной компоненты до 40 вес. %.
Разработаны способы получения образцов компактов из смеси нанопорошков железа и сплава Nd-Fe-B без использования немагнитной связки: а) уплотнение прессованием при комнатной температуре смеси порошков (прессзаготовки) подвергались нагреву и выдержке (спекание) при температурах 800-900оС в отсутствии давления, б) компактирование прессзаготовки путем теплого прессования в прессформе при температурах 700-900оС.
Проведены измерения температурной стабильности и коррозионной устойчивости материалов на основе немагнитной связки. Определены композиции магнитопластов с температурным коэффициентом остаточной индукции αВr ниже 0.15 %/оС. Полученные экспериментальные данные величин коэффициента αВr от состава магнитопластов для температурных интервалов 20-120оС и 120-150оС позволяют выбирать составы композиций, характеризующихся необходимым сочетанием магнитных характеристик при определенном значении коэффициента αВr. Все синтезированные образцы композитов подвергаются коррозии. Наиболее стойкими являются композиты, которые приготовлены из смеси порошков Nd2Fe14B с нанокристаллическим железом, а в качестве связующего использована полимерная связка на кремний-органической основе.
1) Хоздоговор № 1072016 "Рентгеноструктурный анализ продуктов детонационного синтеза наноуглерода. Разработка методики определения количественного содержания наноуглеродных фаз в продуктах детонационного синтеза». Заказчик – ФГУП «ФЦДТ» Союз», V = 240 тыс. руб., срок выполнения: 01.09.2009 г . - 15. 02.2010 г.
Разработана методика качественного и количественного анализа содержания наноуглеродных фаз в продуктах детонационного синтеза. Проведен качественный и количественный анализ содержания наноуглеродных фаз в продуктах детонации. Исследовано влияния режимов высокотемпературной обработки образцов детонационного наноуглерода на изменения фазового состава продуктов детонации.
 2) Инициативный проект. Изучен процесс изменения структуры сплавов Fe-Co-Cr, легированных Mo, при термомагнитной обработке и последующем многоступенчатом отпуске. Проанализированы и выявлены основные причины ухудшения совершенства кристаллической и магнитной структуры сплавов, приводящих к снижению их магнитных свойств: это, во-первых, развитие вторичного распада внутри α2-матрицы (α2→α1’+α2’) и дробление в результате этого распада стержневых выделений α1–фазы, и, во-вторых, срастание (по мере увеличения объёма α1–фазы) соседних выделений α1–фазы с образованием частиц нерегулярной формы, что снижает степень анизотропии формы выделений. Определены пути устранения выявленных несовершенств структуры, позволяющие повысить магнитные свойства сплавов Fe-Co-Cr.