Eine Forschergruppe von NUST „MISiS“ und dem Joint Institute for Nuclear Research entdeckte bei der Erforschung von Legierungen des „Eisen-Gallium“ -Systems
neue Muster , mit denen Sie die Struktur dieser Materialien steuern und deren Eigenschaften effektiver steuern können. Aus praktischer Sicht erweitert dies die Möglichkeiten ihrer weiteren Anwendung in hochpräzisen Drucksensoren und Sonaren.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren (z. B. Druck- und Vibrationssensoren sowie Sonare) arbeiten heute mit dem sogenannten magnetoelastischen Effekt - einer Änderung der Magnetisierung eines Metallprodukts unter dem Einfluss einer im elastischen Belastungsbereich aufgebrachten mechanischen Kraft. Wenn Sie beispielsweise die Position eines U-Bootes verfolgen möchten, wird ein Ultraschallsignal durch die Wassersäule gesendet und von der Oberfläche des Schiffes reflektiert und in leicht veränderter Form zurückgegeben. Der Sensor erkennt diese Änderungen, sodass der Standort des Schiffes bestimmt werden kann.
Unter Laborbedingungen wird zur Beurteilung der Funktionseigenschaften von Werkstoffen für Sensoren der dem magnetoelastisch-magnetostriktiven Effekt (Änderung der Probengröße unter Einwirkung eines angelegten Magnetfeldes) entgegengesetzte Effekt gemessen. Je mehr Magnetostriktion das Material besitzt, desto mehr Möglichkeiten erhält das Produkt. Zu den „Champions“ zählen Legierungen von Eisen mit Gallium (Fe-Ga oder Gallophenole). Bei ihnen beträgt die Änderung der Probengröße 0,04%, bei reinem Eisen etwa 0,0015%.
Kürzlich haben wissenschaftliche Gruppen aus den USA gezeigt, dass die besten funktionellen Eigenschaften von Legierungen mit einem Ungleichgewicht und einer heterogenen Struktur gezeigt werden, bei denen mehrere Phasen mit sehr engen Gitterparametern gleichzeitig „aneinandergrenzen“. Dies eröffnet neue Perspektiven für ihre Anwendung auf dem Gebiet der hochpräzisen Sensorik. Es bleibt jedoch die Frage, wie diese nanoheterogene Nichtgleichgewichtsstruktur hergestellt und stabilisiert werden kann, damit sie bei normaler Temperatur bleibt.
Ein Team von Wissenschaftlern der Abteilung für NE-Metallurgie NUST „MISiS“ zusammen mit Spezialisten des Joint Institute for Nuclear Research (Dubna) hat eine
Reihe von Zusammenhängen zwischen der Verarbeitungstemperatur von Gallophenolen und ihrer Kristallstruktur festgestellt. Diese Studien bilden ein vollständigeres Bild der im Kristall ablaufenden Prozesse, mit dem Sie die erforderlichen Verarbeitungsbedingungen für die Probe auswählen können, um die gewünschte Nichtgleichgewichtsstruktur zu stabilisieren. Die Wissenschaftler präsentierten die Ergebnisse der Arbeit in Form einer Reihe von Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichts-Phasendiagrammen, Schemata von Strukturumwandlungen des Kristallgitters. Darüber hinaus haben Wissenschaftler bewiesen, dass das Legieren von Fe-Ga-Legierungen mit mikroskopischen Dosen von Seltenerdelementen nicht nur die Magnetostriktion weiter erhöhen, sondern auch metastabile Phasen bei Raumtemperatur stabilisieren kann.
„ Valeria Palacheva und Abdelkarim Mohamed , Absolventen von NUST„ MISiS “, haben vor einigen Jahren mit der Erforschung struktureller Umwandlungen in Galfenolen begonnen.
- kommentiert Projektleiter Professor
Igor Golovin .
- Ein wichtiger Forschungsschritt war die Zusammenarbeit mit der Gruppe des Experimentalphysikers Professor Anatoly Balagurov vom Joint Institute for Nuclear Research. Das Ziel des Verbundprojekts (RNF) ist eine systematische Untersuchung der Struktur und der Eigenschaften von Legierungen auf Eisenbasis in einem Nichtgleichgewichtszustand, einschließlich Neutronenreaktoruntersuchungen in Verbindung mit der physikalischen Metallwissenschaft - Rasterelektronen- und Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgen, Magnetometrie, innere Reibung und andere. "
Dank eines systematischen Ansatzes zur Untersuchung der Struktur von Gallophenolen konnten die Wissenschaftler feststellen, unter welchen Wärmebehandlungsbedingungen die Legierungen ihre besten funktionellen Eigenschaften aufweisen.
Die Studie wird mit Stipendien der Russian Science Foundation durchgeführt. Darüber hinaus plant das Team, das Forschungsfeld zu erweitern, indem Legierungen mit Seltenerdmetallen in größerem Umfang und Verbindungen anderer Metalle mit Eisen verwendet werden.