ИСТИНА

Современные магнитные материалы, в большинстве своем, - это многокомпонентные соединения и, следовательно, использование при их синтезе высокочистых исходных веществ позволит определять свойства и изучать эффекты, неискаженные влиянием неконтролируемых примесей. В работе предполагается исследовать взаимосвязь «состав-структура-дисперсность-свойства» (магнитные, электрические, упругие, тепловые и др.) редкоземельных и благородных металлов, а также их соединений с железом. Изменение структурного состояния будет осуществляться различными методами: в результате интенсивной пластической деформации, процедуры быстрой закалки, методом водородного охрупчивания, а также их комбинацией. Особое внимание в работе будет уделено разработке обменно-усиленных высокоанизотропных магнитных материалов R-Fe-B с оптимальной нанокристаллической структурой, способствующей достижению теоретических пределов для таких магнитных характеристик, как остаточная намагниченность и коэрцитивная сила. Кроме того, в проекте планируется уделить внимание исследованию материалов с гигантским магнитокалорическим (МКЭ) и магнитоупругим (МУ) эффектами. Так, будет исследовано влияние структурного состояния на МКЭ в соединениях типа Fe-Rh, являющимися на сегодняшний день рекордсменами по величине этого эффекта. Все полученные при выполнении проекта результаты будут использованы для разработки научных основ материаловедения применительно к функциональным магнитным наноматериалам на основе высокочистых веществ.

Modern magnetic materials, for the most part, are multicomponent compounds and, therefore, the use of high-purity starting materials in their synthesis will allow us to determine the properties and study effects that are undisturbed by the influence of uncontrolled impurities. It is proposed to investigate the relationship "composition-structure-dispersion-properties" (magnetic, electrical, elastic, thermal, etc.) of rare-earth and noble metals, as well as their compounds with iron. The structural state will be changed by various methods: as a result of intense plastic deformation, rapid quenching procedures, hydrogen embrittlement, and also by their combination. Particular attention will be paid to the development of exchange-enhanced high-anisotropic magnetic materials R-Fe-B with an optimal nanocrystalline structure, which contributes to reaching theoretical limits for such magnetic characteristics as residual magnetization and coercive force. In addition, the project plans to pay attention to the study of materials with a giant magnetocaloric (MCE) and magnetoelastic (MU) effects. Thus, the influence of the structural state on the FEM in compounds of the Fe-Rh type, which are today the record holders in terms of the magnitude of this effect, will be investigated. All the results obtained during the project implementation will be used to develop the scientific foundations of materials science in relation to functional magnetic nanomaterials based on high-purity substances.

- получены высокочистые редкоземельные металлы методом вакуумной сублимации и дистилляции и получен монокристаллический высокочистый родий. - синтезированы соединения типа Fe-Rh, Gd-R, (Gd,R’,R”)Co2, R-Fe-B. - проведена комплексная аттестация полученных образцов. - получены образцы с нанокристаллической структурой, используя комбинированное экстремальное внешнее воздействие, включающееся в себя метод интенсивной пластической деформации, метод быстрой закалки, метод водородного охрупчивания, отжиги и т.д. - комплексное исследование магнитных, магнитотепловых и магнитоупругих свойств в слабых, сильных и сверхсильных магнитных полях. Оригинальность результатов, которые планируется получить в 2013 г., определяется тем, что впервые будут изучены свойства высокочистых РЗ металлов с уникальной нанокристаллической структурой и низким содержанием примесей, а также высокочистые вещества будут использованы при синтезе многокомпонентных соединений. Впервые будет изучено влияние контролируемого введения примесей (водорода) на свойства полученных материалов. Для получения наноструктурированных материалов будет применяться комбинированное использование экстремальных методов, способствующее формированию оптимальной структуры. Планируется комплексное исследование физических свойств, в том числе использование сверхсильных магнитных полей для получение данных о межподрешеточных обменных взаимодействиях и магнитной анизотропии. Будет проведено моделирование процессов, происходящих в наноструктурированных материалах. Опираясь на результаты, полученные нами, прогнозируется, что составы с нанокристаллической структурой будут обладать повышенными магнитными характеристиками и, некоторые из них, - обладать широким спектром функциональных свойств.

Участники проекта уже исследовали свойства таких классов редкоземельных интерметаллических соединений, как RCo13, R(Fe,Со)11Ti, R2(Fe,Со)17, R2(Fe,Со)14B, R(Fe,Co)2, RFe3. Для некоторых классов проведен сравнительных анализ свойств образцов с моно- и нанокристаллической структурой. Кроме того, были исследованы физические механизмы, ответственные за воздействие атомов внедрения (водорода и азота) на обменные взаимодействия и магнитные фазовые переходы для всех перечисленных выше классов редкоземельных интерметаллидов.

В данной работе были получены высокочистые редкоземельные металлы (РЗМ) методом вакуумной сублимации и дистилляции и получен высокочистый родий методом электроннолучевой зонной плавки, в количествах достаточных, для исследования их самих, а также использования их в качестве основных компонентов сплавов и соединений, синтезируемых для проведения комплексного исследования свойств. Синтезированы соединения Fe-Rh, соединения типа R-Fe-B и R-Fe, R-Co. Проведена комплексная аттестация всех полученных соединений. Образцы с нанокристаллической структурой получены c использованием метода быстрой закалки и/или метода интенсивной пластической деформации. Проведена водородная обработка как высокочистых РЗМ, так сплавов на их основе. Выполнено комплексное исследование электрических, магнитных, магнитотепловых и магнитоупругих свойств в слабых и сильных магнитных полях. Выявлены структурные и/или примесные факторы, оказывающие значительное влияние на величину магнитокалорического эффекта (МКЭ) в гадолинии, в соединениях типа R-Co, а также в Fe-Rh (рекордсмен по величине МКЭ среди всех известных соединений). Обнаружено, что наноструктурированные сплавы R2Fe14-хCoхB и RFe11-хCoхTi с размером зерен, не превышающим размер однодоменности, в отличие от крупнозернистых образцов, демонстрируют гистерезисные свойства. Максимальное значение коэрцитивной силы имеют составы с х = 2. Установлено, положительное влияние отжигов на магнитные гистерезисные свойства соединений R2Fe14-хCoхB с нанокристаллической структурой, полученной в результате комбинированного воздействия, включающего в себя метод быстрой закалки и метод интенсивной пластической деформации. Впервые с помощью измерений полевых зависимостей намагниченности, выполненных в сильных магнитных полях до 60 Тл, обнаружено изменение величины межподрешеточного (РЗМ – железо) обменного взаимодействия в результате изменении структурного состояния соединения Ho2Fe14B после интенсивной пластической деформации, а также в результате водородной обработки.