Исследования магнитных, сверхпроводящих, мембранных и эмиссионных свойств материалов на основе редких и редкоземельных металлов

На основе высокочистых металлов синтезирована и исследована система соединений (Ce₁₋ₓ,Tbₓ)Fe₂ со структурой фаз Лавеса. Для гомогенизации сплавы отжигались при температуре 850°С в течении недели. Получены параметры кристаллической решетки и основные магнитные, магнитотепловые и магнитоупругие характеристики соединений в интервале температур от 80 до 350 К. Предложен и исследован состав магнитного материала Nd-Fe-B, содержащий (La, Ho) в сочетании с бериллием (Ве). Показано, что указанный состав позволяет повысить коэффициент квадратичности размагничивающей части петли гистерезиса K = Hk/jHc постоянных магнитов, особенно при криогенных (до 77 К) температурах: K = Hk/jHc при Т = 300 К - 0,94 - 0,95 и при Т = 77 К – 0,9 - 0,91. Исследованы механизмы и скорости каталитических реакций продуктов конверсии водного раствора метанола на поверхности мембранного сплава Pd - 40 мас. % Cu, а именно реакции диспропорционирования окиси углерода и прямой и обратной реакций водяного пара. Показано, что такие мембраны могут эффективно работать в углеводородной газовой смеси H₂ + CO + CO₂ + Н₂О в температурном интервале 250 - 450°С и концентрации Н₂О чуть больше 1,5% концентрации СО на входе и выходе. Исследована каталитическая активность мембранного сплава Pd - 6 мас. % Ru в сбросовых газах кремниевого производства. Показано, что мембраны могут эффективно работать в смеси 60 об. % H₂ + 40 об. % CH₃ - SiH₃ в температурном интервале 350 - 600°С. Разработаны сплавы с различными поверхностно-ионизационными свойствами для обнаружения азотистых оснований. В качестве модельного вещества использовали тринитроксипропан. Показано, что наибольший отклик имеет сплав Мо - 0,15% Ir, в далее по убыванию сплавы: Mo - 9% Ru - 0,15% Ir, Mo - 1% Re, Mo - 0,5% Zr - 0,1%Ru. Различие в откликах делает возможным создание мультисенсорных систем для обнаружения азотистых оснований на принципе совмещения поверхностной ионизации с последующей регистрацией продуктов ионизации хемилюминесцентным методом. Проведен комплекс исследований по оптимизации условий механической и плазменной обработки сверхпроводящих МgВ₂- и BiSrCaCuO-лент. Показана возможность значительного повышения критической температуры и критического тока в магнитных полях. Наибольшее повышение критического тока (до 850 А в поперечном магнитном поле) достигнуто при использовании прокладок из титана толщиной 100 мкм, количестве ударов - 5, расстоянии от плазменного анода - 30 мм. Разработан способ синтеза сверхпроводящей фазы МgВ₂ в различных металлических оболочках (проводах, лентах, покрытиях). Проведена оптимизация режимов ударно-волнового воздействия и термообработки. Для предполагаемого замещения Fe на RuSc в сверхпроводящей фазе FeSe приготовлены составы: FeSe + 0,1 (RuSc), из смеси готового FeSe (сверхпроводящая β-фаза) и сплава RuSc. Смесь порошков была термообработана по режиму 700°С, 48 ч. После процесса термообработки рентгеновский фазовый анализ позволил установить в образце следующие фазы: FeSe - β-фаза (основная ~ 75%), FeSe - гексагональная фаза (~ 19%) и незначительное количество остаточного RuSc, незначительное количество фаз Fe₀,₅Ru₀,₅ и Sc₂Se₃. Установлено, что критическая температура сверхпроводящего перехода у таких соединений оказалась примерно на 2 К выше, чем у исходного образца. Монокристаллы вольфрама, молибдена, ниобия и тантала были выращены на установке Electron Beam Floating Zone Melting Furnace ESZ 1,5/15. Скорость перемещения зоны расплава (скорость роста) составляла 1 - 2,2 мм/мин.; количество переплавов (количество проходов зоны) - 2 раза; ускоряющее напряжение - 9 - 11 кВ; ток эмиссии - 0,32 - 0,56 А; частота вращения заготовки 5 - 10 об/мин; уровень вакуума при плавке - 10-5 - 10⁻⁷ мБар; размер монокристаллов: диаметр - 18 мм, длина - 100 мм; отклонение оси роста от заданного направления - не более 10; плотность ямок травлении - 5 · 10⁶ см⁻².