Фазово-структурное состояние сплавов τ-MnAl(Ga), полученных при различных скоростях охлаждения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сплав номинального состава Mn55Al36Ga9 был получен 4 различными способами, обеспечивающими разную скорость охлаждения. Два объемных образца были получены индукционной плавкой с последующей закалкой в воду от температуры гомогенизирующего отжига 1100ºС: один помещался в воду внутри запаянной кварцевой ампулы, а другой закаливался непосредственно в воду. Другие два образца были получены путем закалки из жидкого состояния на медное колесо, вращающееся при линейной скорости 10 м/с и 40 м/с, в виде лент. Таким образом получали образцы, закаленные с различной скоростью. На этих образцах были установлены закономерности фазовых переходов, протекающих при нагреве, выявлены различия между закономерностями в случае объемных и быстрозакаленных образцов. На основании полученных данных выдвинуто предположение, что фазовый переход γ2→τ имеет черты массивного превращения. Измерены магнитные гистерезисные свойства быстрозакаленных лент. Показана высокая термическая стабильность быстрозакаленных лент, легированных галлием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

A. С. Фортуна

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Автор, ответственный за переписку.
Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Н. М. Важинский

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

К. С. Нечаев

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Т. А. Морозова

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

М. В. Горшенков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Д. Ю. Карпенков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Е. С. Малютина

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Список литературы

  1. Coey J.M.D. Permanent magnets: Plugging the gap // Scripta Mater. 2012. V. 67. P. 524–529.
  2. Kontos S., Ibrayeva A., Leijon J., Mörée G., Frost A.E., Schönström L., Gunnarsson K., Svedlindh P., Leijon M., Eriksson S. An Overview of MnAl Permanent Magnets with a Study on Their Potential in Electrical Machines // Energies. 2020. V. 13. P. 5549 (1–14).
  3. Smith Stegen K. Heavy Rare Earths, Permanent Magnets, and Renewable Energies: An Imminent Crisis // Energy Policy. 2015. V. 79. P. 1–8.
  4. Passenger for Sustainable and Efficient RE-Free Magnets [электронный ресурс]: Developing Sustainable Rare-Earth-Free Permanent Magnets, URL: https://passenger-project.eu/ (дата обращения 12.12.2023).
  5. Zhao S., Wu Y., Zhang C., Wang J., Fu Z., Zhang R., Jiang C. Stabilization of t-phase in carbon-doped MnAl magnetic alloys // J. Alloys Compounds. 2018. V. 755. P. 257–264.
  6. Mix T., Bittner F., Müller K.-H. Schultz L., Woodcock T.G. Alloying with a few atomic percent of Ga makes MnAl thermodynamically stable // Acta Mater. 2017. V. 128. P. 160–165.
  7. Mix T., Woodcock T.G. Advanced thermal stability investigations of the Mn–Al-Ga system // Results in Mater. 2020. V. 5. P. 100068 (1–4).
  8. Zhao. S., Wu. Y., Jiao Z., Xu Y., Wang J., Zhang T., Jiang C. Evolution of Intrinsic Magnetic Properties in L10 Mn-Al Alloys Doped with Substitutional Atoms and Correlated Mechanism: Experimental and Theoretical Studies // Phys. Rev. Applied. 2019. V. 11. P. 064008 (1–13).
  9. Zhao H., Yang W.Y., Shao Z.Y., Tian G., Zhou D., Chen X.P., Xia Y.H., Xie L., Liu S.Q., Du H.L., Han J.Z., Wang C.S., Yang Y.C., Yang J.B. Structural evolution and magnetic properties of L10-type Mn54.5Al45.5-xGax (x = 0.0, 15.0, 25.0, 35.0, 45.5) phase // J. Alloys Compounds. 2016. V. 680. P. 15–19.
  10. Shelekhov E.V., Sviridova T.A. Programs for X-ray analysis of polycrystals // Metal Sci. Heat Treatment. 2000. V. 42. № 7–8. P. 309–313
  11. Fang H., Kontos S., Ångstrom J., Cedervall J., Svedlindh P., Gunnarsson K., Sahlberg M. Directly obtained τ-phase MnAl, a high performance magnetic material for permanent magnets // J. Solid State Chem. 2016. V. 237. P. 300–306.
  12. Jia Y., Wu Y., Xu Y., Zheng R., Zhao S., Skokov K.P., Maccari F., Aubert A., Gutfleisch O., Wang J., Wang H., Zou J., Jiang C. Roadmap towards optimal magnetic properties in L10-MnAl permanent magnets // Acta Materialia. 2023. V. 245. P. 118654 (1–16).
  13. Mix T., Müller K.-H., Schultz L., Woodcock T.G. Formation and magnetic properties of the L10 phase in bulk, powder and hot compacted Mn-Ga alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 391. P. 89–95.
  14. Bittner F., Schultz L., Woodcock T.G. Twin-like defects in L10 ordered τ-MnAl-C studied by EBSD // Acta Mater. 2015. V. 101. P. 48–54.
  15. Fortuna A.S., Morozova T.A., Karpenkov D.Yu., Gorshenkov M.V. Features of Phase Composition and Structure of Rapidly Quenched Ferromagnetic Mn–Al–Ga Alloy // Phys. Met. Metal. 2024. V. 125. № 2. P. 196–202.
  16. Xiang Z., Deng B., Zhang X., Wang X., Cui E., Yu L., Song Y., Lu W. Nanocrystalline MnAlV rare-earth-free Permanent Magnetic Alloys with Improved Magnetization and Thermal Stability // Intermetallics. 2020. V. 116. P. 106638 (1–6).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы образцов, закаленных (а) – в воду (1 – закалка, 2 – отжиг 500°С, 3 – отжиг 700°С, тонкая черная линия – аппроксимация); (б) – с ампулой (1 – закалка, 2 – отжиг 700°С, тонкая черная линия – аппроксимация).

Скачать (245KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости теплового потока от температуры при нагреве и охлаждении для массивных образцов, полученных: а) закалкой с ампулой, б) закалкой в воду; сплошная линия – нагрев, штриховая линия – охлаждение.

Скачать (104KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микроструктура массивных образцов после: а) закалки в воду, б) закалки в воду и отжига при 500°С, в) закалки в воду и отжига при 700°С, г) закалки с ампулой, д) закалки с ампулой и отжига при 500°С, е) закалки с ампулой и отжига при 700°С.

Скачать (543KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроструктура исходных быстрозакаленных лент, закаленных при линейной скорости вращения медного колеса: а – 10 м/с, б – 40 м/с.

Скачать (477KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости теплового потока при первом и повторном нагреве быстрозакаленных лент.

Скачать (78KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Рентгеновские дифрактограммы, закаленной при линейной скорости вращения колеса 40 м/с ленты в исходном – 1, и отожженном при различных температурах состояниях: 2 – 400°С, 3 – 550°С, 4 – 650°С, 5 – 700°С, тонкая линия – аппроксимация.

Скачать (91KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости объемных долей фаз быстрозакаленных при v = 10 м/с и при v = 40 м/с лент от температуры отжига.

Скачать (168KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Петли гистерезиса для лент, полученных при скорости вращения медного колеса 10 и 40 м/с.

Скачать (168KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Рентгенограммы быстрозакаленных при v = 10 м/с лент, отожженных при 700°С в течение различного времени.

Скачать (102KB)
Метаданные