Сотрудники НИТУ МИСИС выяснили, что снижение магнитных характеристик в перспективном сплаве на основе марганца, алюминия и галлия связано с дефектами его внутренней структуры. Эти дефекты уменьшают намагниченность материала примерно на 10%. Полученные результаты помогут разработать новые подходы к созданию более мощных и доступных постоянных магнитов для энергетики, транспорта и электронной промышленности.

Постоянные магниты применяются в электродвигателях, генераторах, датчиках и других устройствах. Лучшие характеристики сегодня обеспечивают редкоземельные материалы, но их производство дорого и зависит от ограниченных ресурсов. Поэтому во всём мире активно ищут альтернативы на основе доступных металлов. Один из перспективных кандидатов — сплав марганца, алюминия и галлия, который способен сохранять сильные магнитные свойства без применения редкоземельных элементов. Однако на практике его характеристики часто оказываются ниже расчётных.

Исследователи МИСИС изучили быстрозакалённый сплав Mn-Al-Ga с помощью просвечивающей электронной микроскопии и компьютерного моделирования на атомном уровне. Анализ показал, что внутри материала формируется большое количество линейных дефектов кристаллической решётки. Эти дефекты образуют границы между участками кристалла, где нарушается исходный порядок расположения атомов.

Учёные установили, что именно вблизи этих границ возникает антиферромагнитная связь между атомами марганца. В результате часть атомов компенсирует магнитное действие друг друга, что приводит к снижению общей намагниченности материала. Такие дефекты способны уменьшать намагниченность насыщения примерно на 10%. Исследователям впервые удалось напрямую связать особенности внутреннего строения сплава с ухудшением его магнитных свойств.

В МИСИС отметили, что понимание этого механизма позволяет целенаправленно искать способы уменьшения количества дефектов или предотвращать их образование ещё на этапе получения сплава. Результаты исследования открывают новые возможности для совершенствования магнитных материалов на основе марганца. В дальнейшем это позволит создавать более эффективные и доступные магниты для энергетики, транспорта и электронной промышленности без использования дефицитных редкоземельных элементов.