Новый класс ферромагнитных сплавов с магнитоуправляемыми эффектами памяти формы и сенсорные элементы на их основе

Новый класс ферромагнитных сплавов с магнитоуправляемыми эффектами памяти формы и сенсорные элементы на их основе

В.Г. Пушин, В.В. Сагарадзе, Ю.В. Калетина, В.В. Марченков, Е.Г. Герасимов, В.А. Казанцев, А.Ю. Калетин, А.В. Королев, Н.Н. Куранова, Е.Б. Марченкова, В.П. Пилюгин, А.Г. Попов, А.В. Пушин​

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург

 

Разработан новый класс ферромагнитных сплавов Гейслера с термомагнитоупругими мартенситными превращениями, эффектами памяти формы и сверхупругости. Установлено, что в результате многокомпонентного легирования их критические температуры TC, Ms, Mf, As, Af могут превысить 100°С. Показано, что впервые полученные в ультрамелкозернистом состоянии сплавы отличает высокая термоциклическая прочность и долговечность, а магнитное поле напряженностью 4 МA/м повышает критические температуры на 10°. Обнаружено, что деформационно-индуцированная наноструктуризация переводит сплавы в высокоомное состояние, инициируя атомное разупорядочение и каскадные деформационные фазовые превращения L21 → B2(ОЦК) → A2(ОЦК) → A1(ГЦК). При этом их последующий рекристаллизационный отжиг обеспечивает восстановление дальнего ферромагнитного и атомного порядка по типу L21 сверхструктуры, эффектов обратимой памяти формы, сохранение ультрамелкозернистости и повышение пластичности сплавов. Данные сплавы являются перспективными для применения и могут быть использованы в качестве термоэлектромагнитных сенсорных и магнитоэластокалорических устройств.

 

Рис. 1. Сводная диаграмма магнитных и мартенситных переходов сплавов систем Ni75-хMnхGa25 (слева) и Ni50MnхGa50-х (справа).
 
 

Рис. 2. r(Т) быстрозакаленного сплава Ni54Mn21Ga25 при H = 0 (кривая 1) и H = 4 MA/м (кривая 2).

 

  1. Структура и свойства сплава Ni47Mn42In11 после интенсивной пластической деформации / Ю.В. Калетина, Е.Д. Грешнова, А.Ю. Калетин, Н.Ю. Фролова, В.П. Пилюгин // Физика металлов и металловедение. — 2019. — V. 120. — P. 183—189.
  2. Design and Development of Ti–Ni, Ni–Mn–Ga and Cu–Al–Ni-based Alloys with High and Low Temperature Shape Memory Effects / V. Pushin, N. Kuranova, E. Marchenkova, A. Pushin // Materials. — 2019. — V. 12. — P. 2616—2639.
  3. Особенности термоупругих мартенситных превращений и свойства ультрамелко-зернистых сплавов Ni54Mn20Fe1Ga25, полученных закалкой из расплава / Е.Б. Марченкова, В.Г. Пушин, В.А. Казанцев, А.В. Королев, Н.И. Коуров, А.В. Пушин // Физика металлов и металловедение. — 2018. — V. 119. — P. 992—1001.

 

Научно-популярное эссе