Un groupe de recherche de NUST «MISiS» et du Joint Institute for Nuclear Research lors de la recherche d'alliages du système «fer-gallium» a découvert de
nouveaux modèles qui vous permettent de contrôler la structure de ces matériaux et, par conséquent, de gérer plus efficacement leurs propriétés. D'un point de vue pratique, cela élargit les possibilités de leur application ultérieure dans des capteurs de pression et des sonars de haute précision.
Aujourd'hui, un grand nombre de capteurs différents (par exemple, des capteurs de pression et de vibration, ainsi que des sonars) opèrent sur ce que l'on appelle l'effet magnétoélastique - un changement de l'aimantation d'un produit métallique sous l'influence d'une force mécanique appliquée dans la région élastique de chargement. Par exemple, lorsque vous souhaitez suivre l'emplacement d'un sous-marin, un signal ultrasonore est envoyé à travers la colonne d'eau et, réfléchi depuis la surface du navire, revient sous une forme légèrement modifiée. Le capteur détecte ces changements, il est donc possible de déterminer l'emplacement du navire.
En conditions de laboratoire, pour évaluer les caractéristiques fonctionnelles des matériaux des capteurs, l'effet opposé à magnétoélastique - magnétostrictif (mesure de la taille de l'échantillon sous l'influence d'un champ magnétique appliqué) est mesuré. Plus le matériau possède de magnétostriction, plus le produit en reçoit. Parmi les «champions» figurent les alliages de fer et de gallium (Fe-Ga ou gallophénols). Chez eux, la variation de la taille de l'échantillon atteint 0,04%, alors qu'en fer pur ce chiffre est d'environ 0,0015%.
Récemment, des groupes scientifiques des États-Unis ont montré que les meilleures propriétés fonctionnelles sont montrées par des alliages à structure hétérogène et non équilibrée, dans lesquels plusieurs phases avec des paramètres de réseau très proches «se rejoignent» à la fois. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour leur application dans le domaine des capteurs de haute précision, mais la question demeure: comment créer et stabiliser cette structure nanohétérogène hors équilibre pour qu'elle reste à température ordinaire?
Une équipe de scientifiques du Département de métallurgie des métaux non ferreux NUST «MISiS» ainsi que des spécialistes de l'Institut commun de recherche nucléaire (Dubna) ont révélé un
certain nombre de relations entre la température de traitement des gallophénols et leur structure cristalline. Ces études forment une image plus complète des processus qui se déroulent à l'intérieur du cristal, ce qui vous permet de sélectionner les conditions de traitement nécessaires pour que l'échantillon stabilise la structure hors équilibre souhaitée. Les scientifiques ont présenté les résultats des travaux sous la forme d'une série de diagrammes de phases à l'équilibre et hors équilibre, schémas de transformations structurelles du réseau cristallin. De plus, les scientifiques ont prouvé que l'alliage d'alliages Fe-Ga avec des doses microscopiques d'éléments de terres rares peut non seulement augmenter encore leur magnétostriction, mais aussi stabiliser les phases métastables à température ambiante.
" Valeria Palacheva et Abdelkarim Mohamed , étudiants diplômés de NUST" MISiS ", ont commencé la recherche sur les transformations structurelles des galfénols il y a plusieurs années,
- commente le chef de projet, le professeur
Igor Golovin .
- Une étape importante de la recherche a été la collaboration avec le groupe de physicien expérimental, le professeur Anatoly Balagurov de l'Institut mixte pour la recherche nucléaire. L'objectif du projet conjoint (RNF) est une étude systématique de la structure et des propriétés des alliages à base de fer dans un état hors équilibre, y compris des études sur les réacteurs à neutrons en conjonction avec la science physique des métaux - microscopie électronique à balayage et électronique à transmission, rayons X, magnétométrie, frottement interne, etc. "
Grâce à une approche systématique de l'étude de la structure des gallophénols, les scientifiques ont pu déterminer dans quelles conditions de traitement thermique les alliages présentent leurs meilleures propriétés fonctionnelles.
L'étude est réalisée grâce à des subventions de la Russian Science Foundation. De plus, l'équipe prévoit d'élargir le domaine de la recherche, en utilisant plus largement l'alliage avec des métaux des terres rares et en utilisant des composés d'autres métaux avec du fer.