Научная деятельность

2017 год

Соглашение с Минобрнауки России о предоставлении субсидии из федерального бюджета в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» для финансового обеспечения затрат, связанных с проведением исследований на тему: «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD». Установлено, что формирующиеся в результате гидрирования и азотирования интерметаллического соединения Sm₂Fe₁₇ фазы внедрения существенно различаются по своей природе. Во-первых, образующаяся в процессе водородной обработки фаза Sm₂Fe₁₇N_n (hR19) являет собой твёрдый раствор водорода (величина n зависит от режимов обработки) в решётке Sm₂Fe₁₇, тогда как фаза Sm₂Fe₁₇N_х является интерметаллическим соединением (значение коэффициента х зависит от режима обработки). Во-вторых, увеличение объёма элементарной ячейки в процессе образования фаз внедрения в случае водорода не приводит к изменению типа магнитокристаллической анизотропии («лёгкая плоскость»), тогда как в нитридах она трансформируется в анизотропию типа «лёгкая ось». При этом в обоих случаях наблюдается заметное возрастание удельной намагниченности, предположительно, вследствие уменьшения вероятности антипараллельной ориентировки магнитных моментов (в результате увеличения расстояния между атомами) в гантельных парах Fe-Fe, что также подтверждает предположение о различной природе исследованных фаз внедрения. Методами XANES и XMCD спектроскопии на Fe-K и Sm-L3 краях поглощения проведено сравнительное исследование влияния процессов азотирования и гидрирования на локальные электронные и магнитные свойства Sm₂Fe₁₇.

В результате установлено, что внедренные в междоузлия атомы азота вследствие расширения элементарной ячейки, вызывающего релаксацию связей, оказывают значительное влияние на Sm 5d и Fe 4p электронные зоны. Это проявляется в уменьшении 5d-4f гибридизации, вызванном расширением решетки и ковалентным действием азота, тогда как водород оказывает на это незначительное влияние. Локальные XMCD кривые намагничивания на Sm-L3 и Fe-K краях поглощения показывают, что азотирование сильно повышает магнитное поле насыщения, а влияние гидрирования остается незаметным. Отмеченный факт свидетельствует о росте магнитокристаллической анизотропии при азотировании. (А.Г. Савченко, В.П. Менушенков, А.П. Менушенков, И.В. Щетинин, Д.Г. Жуков, А.А. Иванов, И.А. Руднев, Е.С. Савченко, В.Г. Иванов, И.Г. Бордюжин и др.).

Важнейшие научно-технические достижения кафедры в 2017 году:

1. Методами рентгеновской спектроскопии поглощения (EXAFS-спектроскопии) и рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD) исследованы особенности тонкой магнитной структуры и гистерезисных свойств сплавов на основе соединений Nd₂(Fe,Zr)₁₄B и Sm₂Fe₁₇. Показано, что в соединении Nd₂(Fe,Zr)₁₄B локальные структурные особенности, связанные с легированием, видом термообработки и структурной анизотропией непосредственно наблюдаются в виде изменения формы XMCD спектров. При этом отчетливо проявляются различия магнитного поведения ионов неодима и железа. Впервые: (а) обнаружены существенные отличия XMCD спектров, измеренных на L2,3-краях поглощения неодима образцов Nd₂(Fe,Zr)₁₄B, с ориентацией магнитных моментов параллельно и перпендикулярно магнитному полю; (б) исследованы локальные кривые намагниченности Nd₂(Fe,Zr)₁₄B, измеренные раздельно на L2,3-краях поглощения неодима и К-крае поглощения железа, в отличие от стандартных макроскопических петель намагничивания. Модель «Решеточный газ» относится к классу клеточных автоматов, позволяет демонстрировать и изучать процессы диффузии атомов и влияние на них вакансий, процессы упорядочения и распада твердого раствора, испарения и адсорбции атомов. Это позволило выявить роль каждого из элементов в установлении основных магнитных свойств соединения. Методами XANES и XMCD спектроскопии на Fe-K и Sm-L3 краях поглощения проведено сравнительное исследование влияния процессов азотирования и гидрирования на локальные электронные и магнитные свойства Sm₂Fe₁₇. Показано, что внедренные в междоузлия атомы азота вследствие расширения элементарной ячейки, вызывающего релаксацию связей, оказывают значительное влияние на Sm 5d и Fe 4p электронные зоны. Это проявляется в уменьшении 5d-4f гибридизации, вызванного расширением решетки и ковалентным действием азота, тогда как водород оказывает на это незначительное влияние. (А.Г. Савченко, В.П. Менушенков, И.В. Щетинин, Д.Г. Жуков).
2. Методами атомно-зондовой томографии с лазерным испарением, ПЭМ, РСА, и магнитных измерений исследованы тонкая структура и магнитные свойства литых и быстрозакаленных сплавов системы Fe-Nd. Анализ процессов перемагничивания литых сплавов указывает на присутствие в их структуре высокоанизотропной фазы, обеспечивающий высокий уровень коэрцитивной силы при комнатной температуре (4.5–5 кЭ). Показано, что в процессе спиннингования в быстрозакаленных сплавах формируется аморфная фаза, последующий распад которой приводит к образованию нанокластеров, обогащенных неодимом и железом. Установлено, что рост коэрцитивной силы быстрозакаленных сплавов (до 40–50 кЭ в сплаве Fe50Nd50) при понижении температуры до 5К обусловлен закреплением доменных границ на нанокластерах обоих типов. (В.П. Менушенков, А.Г. Савченко, И.В. Щетинин).
3. С использованием процессов механоактивации (МА) и традиционных высокотемпературных переплавов начата работа по синтезу и исследованию наноструктурированных многокомпонентных однофазных сплавов (в зарубежной литературе — так называемых высокоэнтропийных), на основе гидридообразующих элементов, способных обратимо взаимодействовать с водородом. Работа выполняется совместно с химическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова при поддержке Российского Научного Фонда (проект № 17-73-20272).
   (В.Ю. Задорожный, Г.С. Миловзоров, А.Р. Абдулаев).
4. Проводятся научно-исследовательские исследования в направлении получения металл/ полимерных композиционных материалов функционального назначения, на основе сплавов металлического стекла. Показана возможность получения таких композитов, а также изучен интерфейс между частицами металлического стекла и полимера — образование контактных площадок. Исследованы механические и теплофизические свойства уже полученных композитов. Работа выполняется совместно с Университетом Тохоку (Япония), Технологическим Университетом Нинбо (Китай) и НИЦ КМ НИТУ МИСиС при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект 18-52-53027 ГФЕН_а).
   (В.Ю. Задорожный).
5. Показано, что величина исходных изгибных напряжений σ_m в ряде аморфных сплавов может оказывать влияние на процесс развития их релаксации во время отжига. К таким сплавам относятся сплав состава Co₆₉Fe_3.7Cr_3.8Si_12.5B₁₁ с близкой к нулю магнитострикцией насыщения (λs < 10^–7) и сплав Fe₇₈Ni₁Si₈B₁₃ c λs = 25 × 10^–6. В сплавах на основе железа составов Fe₈₁Si₄B₁₃C₂ и Fe₅₇Co₃₁S_i2.9B_9.1 эффект влияния исходных изгибных напряжений на их релаксацию отсутствует. Он отсутствует также в безметаллоидных сплавах Со₈₀Mo₁₀Zr₁₀ и Со₈₀Mo₈Ni₂Zr₁₀ с близкой к нулю магнитострикцией насыщения λs. Когда этот эффект проявляется, энергия активации U, связанная с этим процессом, является двухфакторной величиной — она зависит не только от состава сплава (сил связи между атомами), но и от уровня исходных изгибных напряжений. В данном случае энергия активации U не может рассматриваться как характеристика материала. (П.С. Могильников, И.Б. Кекало).
6. Исследовалось влияние напряженного состояния, формируемого в аморфных и нано- кристаллических сплавах типа FineMet при изгибе на статические и динамические магнитные свойства. Установлено, что в зависимости от напряженного состояния, аморфные сплавы типа Файнмет, как в виде ленты, так и в виде микропроводов в стеклянной оболочке, намагничиваются с различной интенсивностью. В лентах этот эффект выражен сильнее. Причем данный эффект наблюдается как при статическом, так и при динамическом намагничивании с частотами изменения внешних магнитных полей от 50 до 400 Гц. (Е.А. Шуваева).
7. Проведен анализ причин обратимого изменения коэрцитивной силы в сплавах для постоянных магнитов в результате циклических термических обработок. Проведено исследование магнитных свойств, металлографической и магнитной доменной структуры на сплаве Sm(Cо_0,65Fe_0,26Cu_0,07Zr_0,02)₇ в зависимости от температуры, с которой прерывали технологическое охлаждение. На основании собственных результатов и анализа зарубежных работ предложена схема процессов, проходящих в материале, позволяющая логично объяснить механизм явления «порча — восстановление» в сплавах системы Sm-Co-Cu-Fe-Zr типа Sm(Cо_0,65Fe_0,26Cu_0,07Zr_0,02)₇. (А.С. Лилеев, В.В. Пинкас, К.В. Ворончихина, А.В. Гунбин).
8. В работе проведено моделирование процессов перемагничивания в сплавах типа Sm(Co,Cu,Fe,Zr)_7,4. Моделирование проводили в предположении, что в этих материалах процесс перемагничивания определяется трудностью отрыва доменной стенки от мест закрепления. Исследовано поведение материала при намагничивании после различных способов размагничивания — циклическое размагничивание, размагничивание отрицательным полем, термическое размагничивание. На основе полученных распределений полей закрепления построены частные петли для реальных магнитов. Проведено сравнение расчета с экспериментом. При исследовании явления «порчи-восстановления» с применением данных разработанной модели выявлено, что при «порче» не происходит смены механизма перемагничивания, то есть сохраняется механизм, обусловленный трудностью отрыва доменной стенки. Моделирование отражает эффективность закрепления доменной стенки, что позволяет моделировать доменную структуру материала и её взаимосвязь с распределением мест закрепления в сплавах типа Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z. (А.С. Лилеев, В.В. Пинкас).
9. Обратимость магнитных свойств сплава на основе Fe—Cr—Co обнаруживается при нагреве оптимально обработанных образцов до определенных температур, при которых происходит значительное снижение магнитных свойств («порча») и последующем отпуске, при котором магнитные свойства сплава восстанавливаются до начального уровня («восстановление»). Впервые обнаружена полная обратимость магнитных свойств после «порчи» образца 25Х15КТ. При температуре «порчи» 620 °С магнитные свойства имеют обратимый характер и восстанавливаются до оптимальных значений. Значение коэрцитивной силы оптимально обработанного образца составило 44,9 кА/м, после «порчи» при температуре 620°С значение уменьшилось до 0,6 кА/м. Последующее «восстановление» привело к росту коэрцитивной силы до 43,7 кА/м. (А.С. Лилеев, А.В. Гунбин, А.С. Перминов).
10. Продолжены исследования фазовых превращений в магнитотвердых сплавах системы Fe—Cr—Co различными методами. Выделение g- и s-фаз приводит к охрупчиванию сплавов и существенному снижению магнитных свойств. Показана более высокая чувствительность дилатометрического метода для обнаружения выделения g- и s-фаз по сравнению с другими методами. (А.С. Перминов, А. Абилов, М.А. Острижняя, А.А. Жуков)
11. Разработана методика динамических испытаний магнитомягких материалов. За основную структуру принята методика по ГОСТ Р 51672–2000, которую дополнили разделами в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563–2009 и ГОСТ Р 8.820–2013. Методику динамических испытаний апробировали на установке МВ-ММ на двух принципиально разных типах магнитомягких материалов: марганец-цинковом феррите 2000НМ и пермаллое 79НМ. Установка МВ-ММ предназначена для исследования характеристик магнитно-мягких материалов и их параметров и позволяет проводить измерения петли магнитного гистерезиса в полях напряженностью до 800 А/м при частотах 10–2000 Гц. Проведенная апробация методики динамических испытаний на образцах из двух типов магнитно-мягких материалов подтвердила ее применимость и показала целесообразность применения согласованных требований трех стандартов ГСОЕИ (А.С. Перминов).
12. Разработан комплект мультимедийных обучающих средств в форме учебных программ для курсов направления «Физическое материаловедение» (В.Л. Столяров), включая:
    • Простейшую двухатомную модель твердого тела для демонстрации ангармонизма межатомных колебаний в сравнении с гармоническим приближением, что позволяет изучать явления термического расширения и сублимации, закон Гука, закон Дюлонга-Пти;
    • Модель «Молекулярная динамика» — для изучения процессов атомного поведения в кристаллической решетке, позволяет видеть тепловые колебания атомов в кристаллической решетке; сжатие нанокристаллов под действием сил поверхностного натяжения, термическое расширение, плавление и кристаллизацию, скольжение дислокации, выталкиваемой на поверхность кристалла, аллотропические превращения;
    • Модель «Магнитное упорядочение» — реализует двухуровневую систему спинов с двумя возможными направлениями, плюс и минус (модель Изинга). Модель позволяет видеть поведение системы вдали и вблизи температуры упорядочения; образование магнитных доменов и конкуренцию между ними; стабилизацию доменной структуры за счет магнитостатической энергии; флуктуации магнитного порядка; максимумы теплоемкости и магнитной восприимчивости вблизи температуры Кюри (Нееля); перемагничивание за счет образования и роста зародышей, критический размер зародышей и т.д.;
    • Модель «Решеточный газ» относится к классу клеточных автоматов, позволяет демонстрировать и изучать процессы диффузии атомов и влияние на них вакансий, процессы упорядочения и распада твердого раствора, испарения и адсорбции атомов;
    • Модель «Построение двойных диаграмм фазового равновесия» — иллюстрирует классический термодинамический подход к построению диаграмм фазового равновесия путем анализа кривых термодинамического потенциала Гиббса G(x, T) от состава сплава х и температуры Т для нескольких конкурирующих фаз.

Важнейшие научно-технические достижения лаборатории Постоянных магнитов в 2017 году:

1. Методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), рентгеноструктурного анализа (РСА) и магнитных измерений изучено влияние интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) и последующего отжига на структуру и магнитные свойства сплава Nd_9.5Fe_84.5B для постоянных магнитов. Показано, что ИПДК приводит к частичной аморфизации фазы Nd₂Fe₁₄B и появлению нановыделений α-Fe. В процессе последующего отжига наблюдается кристаллизация аморфной фазы и образование нанокомпозитной структуры Nd₂Fe₁₄B/α-Fe. После ИПДК при 20 оборотах пуансона и отжиге при 873 К в образце формируется кристаллическая текстура (101). При этом коэрцитивная сила достигает величины H_c = 360 кА/м, а максимальное энергетическое произведение (ВН)_max = 166 кДж/м³. Обнаружено, что остаточная намагниченность и коэффициент прямоугольности петли гистерезиса текстурированного сплава растут по мере снижения температуры до 5 К, что обеспечивает рост магнитных характеристик сплава.
2. Методами рентгеновской спектроскопии поглощения (EXAFS-спектроскопии) и рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD) исследованы особенности тонкой магнитной структуры и гистерезисных свойств литых и быстрозакаленных сплавов Fe-Nd. Показано, что в зависимости от скорости охлаждения сплава форма и интенсивности максимумов EXAFS-спектров изменяются. Впервые обнаружены существенные отличия XMCD спектров, измеренных на L2,3-краях поглощения неодима и К-крае поглощения Fe. Сравнение полученных локальных XMCD петель гистерезиса с макроскопическими петлями гистерезиса, измеренными с помощью вибромагнетометра, позволило выявить вклад присутствующих структуре сплавов магнитомягких и магнитотвердых фаз в изменения намагниченности и коэрцитивной силы в широком интервале температур.
3. Методами атомно-зондовой томографии, ПЭМ, РСА и магнитных измерений исследованы структура и магнитные свойства литых и быстрозакаленных сплавов системы Fe-Nd. Показано, что в литых сплавах высокая коэрцитивная сила при комнатной температуре (≈ 4,5 кЭ) обусловлена присутствием в их структуре высокоанизотропной фазы, формирующейся в составе тонкой эвтектической структуры. Показано, что в процессе спиннингования в сплавах формируется аморфная фаза, последующий распад которой приводит образованию нанокластеров двух типов: обогащенных неодимом и железом. Установлено, что рост коэрцитивной силы быстрозакаленных сплавов (до 45 кЭ в сплаве Fe₅₀Nd₅₀) при понижении температуры до 5 К обусловлен закреплением доменных границ. Причем центрами закрепления могут служить как нанокластеры обогащенные Nd, так и нанокластеры обогащенные Fe.
4. Методами ПЭМ, РСА и магнитных измерений изучено формирование высококоэрцитивного состояния в магнитотвердом сплаве альни (Fe₂NiAl). Показано, что в процессе закалки из жидкого состояния и последующего отжига распад твердого раствора в быстрозакаленном сплаве приводит к формированию структурных составляющих, не характерных для микроструктуры литых сплавов. В объеме каждого зерна обнаружены границы антифазных доменов, сформировавшихся в результате кристаллизации расплава в виде неупорядоченного А2-твердого раствора и последующего превращения неупорядоченной фазы в упорядоченную В2-фазу по механизму зарождения и роста зародышей. После отжига быстрозакаленного сплава при температурах выше 500 °С в их структуре впервые наблюдался прерывистый распад, приводящий к росту по границам зерен колоний из чередующихся пластинок β- и β2-фаз. При температурах отжига выше 700 °С внутри зерен формируется периодическая модулированная структура. С повышением температуры отжига коэрцитивная сила возрастает до H_c = 250 Э. Снижение коэрцитивной силы быстрозакаленного сплава Fe₂NiAl при температурах отжига выше 700 °С является следствием огрубления периодической модулированной структуры и формирования двухслойной структуры в межзеренных объемах.

Соглашение с Минобрнауки России о предоставлении субсидии из федерального бюджета в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям раз- вития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» для финансового обеспечения затрат, связанных с проведением исследований на тему: «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD». В рамках соглашения синтезированы образцы сплавов системы Nd-Fe в литом состоянии и после закалки из жидкого состояния, а также после различных видов ТО для проведения комплексных исследований и XMCD анализа; установлены закономерности формирования в них ВКС, в частности, обнаружено, что в быстрозакаленных сплавах Nd-Fe при температурах ниже 50 K существуют несколько магнитных фаз с температурами магнитных превращений вблизи 7, 17, 33 и 47K; проведена корректировка эксперимента и анализ EXAFS-спектров, XMCD петель гистерезиса и XMCD-спектров в интервале температур 5 — 300К, снятых вблизи К-краев поглощения Fe и L2,3-краев поглощения Nd на станции ID12 Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), г. Гренобль, Франция, с целью выявления корреляций с результатами макроскопических измерений магнитных свойств, а также для разделения вкладов подрешеток магнитных фаз в сплавах Fe-Nd в формирование их результирующего магнитного момента и анизотропии; определены оптимальные режимы работы на станции ID12 ESRF, для снятия спектров XMCD вблизи К-края поглощения Fe и L2,3-краев поглощения редкоземельных металлов (Nd, Sm) на опытных образцах из сплава Nd-Fe-B. (А.Г. Савченко, А.П. Менушенков, В.П. Менушенков, И.В. Щетинин, Д.Г. Жуков, А.А. Иванов, И.А. Руднев, Е.С. Савченко, В.Г. Иванов, И.Г. Бордюжин, А.О. Рафальский и др.).

Договор на тему «Исследование фазового состава, структуры и магнитных свойств нано- структурированных магнитотвёрдых материалов на основе азотсодержащих интерметаллических соединений редкоземельных металлов с переходными металлами группы железа», выполняемый в рамках ПНИ на тему «Разработка технологии получения высококоэрцитивных наноструктурированных магнитотвёрдых материалов на основе азотсодержащих интерметаллических соединений редкоземельных металлов с переходными металлами группы железа», финансируемых за счёт соглашения о предоставлении субсидии 14.579.21.0038 от 22.07.2014, заключённого между Минобрнауки России и ЗАО «ААИ». В результате выполнения работы разработаны композиции и лабораторная технология получения наноструктурированных МТМ на основе интерметаллических соединений РЗМ с переходными металлами группы железа, обладающих остаточной намагниченностью (B_r) не менее 1,20 Тл и коэрцитивной силой (Hc_i) более 720 кА/м, защищённые Ноу-Хау, а также проекты учебно-методических материалов и программы внедрения в образовательный процесс Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и НИТУ МИСИС результатов ПНИ. Проведено обобщение и оценка полученных результатов, в том числе ТЭО их рыночного потенциала, а также разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации полученной научно-технической продукции с учетом технологических возможностей и особенностей ИП. (А.Г. Савченко, В.П. Менушенков, И.В. Щетинин, Д.Г. Жуков, М.В. Горшенков, Е.С. Савченко, И.Г. Бордюжин, С.И. Ширшиков, Т.М. Медведева и др.).

Важнейшие научно-технические достижения кафедры:

1. В аморфном сплаве Со₆₉Fe_3,7Сr_3,8Si1_2,5B₁₁ с близкой к нулю магнитострикцией изучена эволюция гистерезисных магнитных свойств и характеристик магнитных шумов, вызванных скачками Баркгаузена, в зависимости от развития в различных температурных районах, отличающихся по своей природе процессов структурной релаксации. Стабилизация границ доменов вследствие направленного упорядочения (при температурах отжига Т_а < Т_с) и процессы кластеринга (при Т_а > Т_с), изученные методом МУР рентгеновских лучей, не только влияют на уровень гистерезисных магнитных свойств (Н_с, μ_а, К_п), но во многом определяют магнитошумовые характеристики сплава. Получены экспериментальные основания считать, что такая ситуация складывается при некоторой оптимальной концентрации кластеров в изученном сплаве. (П.С. Могильников, И.Б. Кекало).
2. С использованием процессов механоактивации (МА) для синтеза наноструктурированных интерметаллических соединений и композитов на основе сплавов-накопителей водорода (СНВ) предложена методика получения композиционных материалов из СНВ и полимерных связующих на основе барьерных полимеров. Работа выполнялась совместно с химическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова (В.Ю. Задорожный, Д.В. Стругова).
3. Разработан низколегированный (α + b)-титановый сплав Ti₉₄(AgPd)₆ с приемлемым сочетанием механических свойств и высоким уровнем биосовместимости (высокий уровень пролиферации и фенотипов клеток, низкий уровень гемолиза), а также обладающий высокими антибактериальными свойствами, необходимыми для предупреждения сепсиса и инфекций после имплантации. Работа выполнена совместно с Университетом Тохоку, Япония (В.Ю. Задорожный).
4. Изучены закономерности изменения гистерезисных магнитных свойств (ГМС) аморфного сплава Co₆₉Fe_3,7Cr_3,8Si_12,5B₁₁, находящегося в исходном или предварительно отожженном состоянии, под влиянием различных видов ТО. Показано, что при температурах отжига Та ниже точки Кюри Тс (260°С) основную роль в формировании ГМС играет стабилизация границ доменов (ГД) вследствие направленного упорядочения. Предварительный высокотемпературный отжиг при Т_а > Т_с не предотвращает деградации ГМС в результате стабилизации ГД. При температурах отжига Т_а > Т_с в явном виде наблюдается деградация ГМС из-за развития кластеринга, фиксируемого методом МУР рентгеновских лучей. Являясь сугубо необратимым процессом, этот тип кластеринга не сказывается на ГМС при проведении повторного отжига после предварительной высокотемпературной обработки (П.С. Могильников, И.Б. Кекало).
5. Исследовано влияние термической обработки в поперечном магнитном поле на формирование динамических магнитных свойств аморфного сплава на основе кобальта с околонулевой магнитострикцией (—1·10^—7). Установлено, что величины упругой μ₁ и вязкой μ₂ магнитных проницаемостей сплава в исходном состоянии близки по величине и изменяются по кривой с максимумом в зависимости от частоты изменения внешнего магнитного поля, тогда как Н_с растет, проявляя тенденцию к насыщению. Установлено, что в результате ТМО в поперечном магнитном поле при 180 и 200°С достигаются практически нулевые удельные магнитные потери при перемагничивании, а упругая магнитная проницаемость нелинейно зависит от частоты в диапазоне частот от 20 до 400 Гц, при этом в переменном магнитном поле с амплитудой до 30 А/м не зависит от его величины (Е.А. Шуваева).
6. Проведено исследование изменения магнитных свойств, металлографической и доменной структур при проведении циклических ТО в интервале температур 800—400°С на промышленном сплаве типа Sm(Co_0.65Fe_0.26Cu_0.07Zr_0.02)₇. Установлено, что после цикла «порчи-восстановления» с последующим охлаждением как в печи, так и на воздухе, наблюдается уменьшение эффекта «порчи» или даже улучшение магнитных характеристик по сравнению с образцами, прошедшими стандартный технологический цикл. Показано, что термическая обработка типа «порча-восстановление» приводит к изменению состава фаз без изменения металлографической структуры сплава. Предполагается, что именно локальное изменение состава фаз приводит к обратимому изменению магнитных характеристик (А.С. Лилеев, Е.С. Малютина, К.В. Ворончихина).
7. Построена модель материала, в котором процесс перемагничивания лимитируется трудностью отрыва доменной стенки от места её закрепления. Модель постоянного магнита представляет собой ансамбль однодоменных микрообъемов, в котором каждый микрообъем характеризуется своим критическим полем отрыва доменной стенки (Н_кр). Исходными данными для определения распределения Н_кр были экспериментальные частные петли гистерезиса. Рассчитаны кривые намагничивания для сплава Sm(Co_0,68Cu_0,1Fe_0,2Zr_0,02)_7,4 в трех различных магнитных состояниях. Отмечено качественное совпадение рассчитанных и экспериментальных кривых намагничивания. Полученные результаты могут быть использованы для создания компьютерных программ по моделированию процессов перемагничивания в целях усовершенствования технологических процессов производства реальных постоянных магнитов (А.С. Лилеев, В.В. Пинкас, А.Д. Борисов).
8. Выполнены исследования фазовых превращений в магнитотвердых сплавах системы Fe-Cr-Co дилатометрическим и рентгеноструктурными методами. Показана более высокая чувствительность дилатометрического метода для обнаружения выделения g- и s-фаз по сравнению с рентгеноструктурным в сплавах Fe — 28%Cr — 5%Co, Fe— 24%Cr —15%Co — 0,5%V—0,5 %Ti, Fe — 25%Cr — 14%Co — 3%Мо — 1%Ti. Во всех сплавах при нагреве последовательно происходят 3 фазовых превращения. Предполагается, что первое фазовое превращение, приводящее к расширению образца, связано с образованием модулированной нанокристаллической структуры при распаде α-твердого раствора. Второе превращение связано с образованием γ-фазы, что приводит к появлению минимума на дилатометрической кривой. В третьем превращении при температуре 680°С образуется σ-фаза, что приводит к появлению максимума на дилатограмме (А.С. Перминов).

2017 год

В 2017 г. на кафедре Физического материаловедения выполнялись 8 НИР, в том числе 6 работ финансировались из федерального бюджета и 2 работы — по договорам с индустриальными партнёрами (ИП) на общую сумму более 19 403 млн. рублей, в том числе: договоры в рамках соглашений о предоставлении субсидий с Минобрнауки России на темы «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD» и «Разработка перспективных материалов для сбора бросовой механической и тепловой энергии на основе пьезо— и пироэлектрических эффектов», проекты в рамках государственного задания Минобрнауки России вузам, договор с ФГУП «ВИАМ» на тему «Исследование влияния термомагнитной обработки на структуру высококоэрцитивного состояния и магнитные свойства сплавов системы Fe-Al-Ni-Co», а также договор с ОАО «Спецмагнит».

Общий объем финансирования научно-исследовательских работ, проводимых при участии сотрудников лаборатории Постоянных магнитов в 2017 г. — более 28 млн. руб. Договоры:

• № 14.587.21.0028 (ФЦП Исследования и разработки) «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD» (ESRF, Гренобль, Франция).
• № 3220203 (ФЦП Исследования и разработки) «Разработка перспективных материалов для сбора бросовой механической и тепловой энергии на основе пьезо- и пироэлектрических эффектов».
• № 9220108 (АО «Спецмагнит», г. Москва) «Исследование фазового состава, структуры и магнитных свойств наноструктурированных магнитотвёрдых материалов на основе сплавов системы Fe-Cr-Co».

2016 год

В 2016 г. выполнялись 8 НИР, в том числе 6 работ финансировались из федерального бюджета и 2 работы по договорам с индустриальными партнёрами (ИП) на общую сумму более 15,85 млн. рублей, в том числе: договоры в рамках соглашений о предоставлении субсидий с Минобрнауки России на темы «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD» и «Разработка перспективных материалов для сбора бросовой механической и тепловой энергии на основе пьезо— и пироэлектрических эффектов», договор с ЗАО «Ассоциация Аэрокосмических Инженеров» на тему «Исследование фазового состава, структуры и магнитных свойств наноструктурированных магнитотвёрдых материалов на основе азотсодержащих интерметаллических соединений редкоземельных металлов с переходными металлами группы железа»; проекты в рамках государственного задания Минобрнауки России вузам, договор с ФГУП «ВИАМ» на тему «Исследование влияния термомагнитной обработки на структуру высококоэрцитивного состояния и магнитные свойства сплавов системы Fe-Al-Ni-Co». Кроме того, сотрудники кафедры являются исполнителями работ по государственным контрактам и хозяйственным договорам, выполняемым другими подразделениями НИТУ МИСИС, в частности, НИЛ постоянных магнитов (В.П. Менушенков), лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» (А.Г. Мажуга) и УНЦ «МШМ» (Д.Г. Жуков), а также с ОАО «Спецмагнит».

Научно-исследовательские работы лаборатории Постоянных магнитов в 2016 году:

• (3072202) Соглашение с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от № 14.575.21.0043 от 27.06.2014 (уникальный номер соглашения RFMEFI57514X0043) «Разработка лабораторной технологии получения с использованием высокоэнергетических воздействий высококоэрцитивных магнитотвердых материалов на основе наноструктурированных сплавов системы R-Fe-B для постоянных магнитов с повышенными характеристиками». Срок:2014 — 31.12.2016 г. Объем финансирования 8,0 млн. руб.
• (3072022) № 11.2616.2014/K (Государственное задание ВУЗам) «Формирование оптимальной модулированной структуры в литых и быстрозакаленных сплавах на основе системы Fe-Ni-Al с повышенными магнитными свойствами» Срок: 01.01.2014 — 31.12.2016 г. Объем финансирования 4,6 млн. руб.

Участие сотрудников лаборатории Постоянных магнитов в выполнении научных тем:

• № 14.587.21.0028 (ФЦП Исследования и разработки) «Микроскопическая природа магнитотвердых фаз в наноструктурированных магнитных материалах, изучаемая методом XMCD» Срок: 29.04.2016 — 31.12.2017 г. Объем финансирования 8,8 млн. руб.
• № 17705596339160002030/016056-16-17 (ФГУП ВИАМ) «Исследование влияния термомагнитной обработки на структуру высококоэрцитивного состояния и магнитные свойства сплавов системы Fe-Al-Ni-Co» Срок: 02.08.2016 — 10.11.2017 г. Объем финансирования 3,3 млн. руб.

1. Декабрь 2016 г., Могильников Павел Сергеевич, «Закономерности влияния процессов структурной релаксации на магнитные свойства и механическое поведение аморфных сплавов на основе кобальта с очень низкой магнитострикцией (λ_s < 10^–7)», защита кандидатской диссертации, специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», научный руководитель к.т.н. проф. Кекало И.Б.
2. Декабрь 2016 г., Савченко Елена Сергеевна, «Формирование структуры и магнитных свойств сплава Fe₂NiAl после литья и закалки из расплава», защита кандидатской диссертации, специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», научный руководитель к.ф.-м.н. доц. Менушенков В.П.
3. Июль 2016 г., Салихов Сергей Владимирович, «Закономерности формирования структуры и магнитных свойств наноразмерных и наноструктурированных порошков на основе оксидов железа», специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», научный руководитель к.ф.-м.н. с.н.с. зав. Каф. Физического материаловедения Савченко А.Г.