МАГНИТОМЯГКИЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ

Актуальность проекта – одной из ключевых задач стратегического проекта «Наука XXI века» в рамках кластера «Новые материалы и инженерные приложения» является реализация новых научных направлений в материаловедении, связанных с созданием прорывных материалов и технологий эпохи постуглеродной экономики. Переход к постуглеродной экономике потребует отказаться или заметно ограничить использование во многих сферах, включая транспорт, привычных двигателей внутреннего сгорания с заменой на электродвигатели. Это обуславливает необходимость совершенствования технологий и материалов, применяющихся сейчас в электродвигателях. Например, используемые в подвижных частях электродвигателей (например, роторов) трансформаторные стали (Fe-Si) имеют хорошие магнитные характеристики, но низкие прочностные свойства, что ограничивает условия эксплуатации двигателей. Заметно более высокие механические и магнитные свойства могут демонстрировать аморфные сплавы на основе железа, но их производство и применение связано с большими экономическими и технологическими трудностями. Другой путь поиск новых композиций сплавов, обладающих выгодным соотношением механических и магнитных характеристик. Таким перспективным направлением является разработка магнитно-мягких высокоэнтропийных сплавов. Перечень задач: 1. Определение перспективных составов сплавов на основе CoFeNi с использованием методом CALPHAD и их экспериментальное получение методом вакуумной дуговой плавки. 2. Разработка режимов термической и деформационно-термической обработки перспективных сплавов. 3. Анализ влияния состава и структуры на механические и магнитные свойства перспективных сплавов и составы сплавов с наилучшими свойствами. 4. Разработка режимов получения изделий из перспективных сплавов методами аддитивных технологий. Пути решения – проект предполагает получение новых магнитомягких высокоэнтропийных сплавов на основе 3-компонентного эквиатомного сплава CoFeNi. Данный сплав был взят за основу, так как все его элементы обладают хорошими магнитомягкими характеристиками. Однако, это сплав обладает низкой прочностью. Поэтому, сплав будет легирован дополнительными элементами для выделения дисперсных когерентных частиц L12 фазы в гцк матрице. Они должны обеспечить заметное повышение прочности, при этом, за счет хорошей когерентности с матрицей, слабо препятствовать движению границ магнитных доменов. Подбор элементов и составов сплавов будет осуществляться с использованием метода CALPHAD. Экспериментальные образцы сплавов будут получены стандартными методами вакуумного дугового/индукционного литья. Будет проведен комплекс исследований, направленный на установление взаимосвязей между составом сплавов, структурой, механическими и магнитными свойствами. Особое внимание будет уделено разработке режимов термической и/или деформационно-термической обработки сплавов для контроля структуры и свойств. В результате будут научно обоснованы составы и режимы обработки сплавов, обеспечивающих формирование оптимального комплекса свойств (предел прочности более 1,5 ГПа, относительное удлинение более 15%, коэрцитивность менее 100 А/м и намагниченность насыщения более 1 Тесла). Также для сплава(ов) с наилучшими свойствами будет апробированы режимы получения изделий с помощью аддитивных технологий, включая атомизацию исходного порошка, селективное лазерное спекание, и последующую термическую обработку.