Хотя самариево-кобальтовые магниты (магниты Sm2Co17), тип редкоземельных постоянных магнитов, были разработаны в начале 1960-х годов, лежащий в основе механизм закрепления доменной стенки оставался неизвестным. Ученые из Технического университета Дармштадта показали, что содержание железа контролирует образование ромбовидной ячеистой структуры, которая определяет плотность и прочность участков закрепления доменных стенок и, следовательно, коэрцитивную силу, другими словами сопротивление, которое магнит оказывает размагничиванию. Используя просвечивающий (сканирующий) просвечивающий электронный микроскоп с атомным разрешением в сочетании с микромагнитным моделированием, авторы смогли впервые выявить атомную структуру отдельных фаз и установить прямую корреляцию с макроскопическими магнитными свойствами.
При дальнейшем развитии эти знания могут быть применены для производства постоянных магнитов из самария и кобальта с улучшенными магнитными характеристиками.
Постоянные магниты с управлением закреплением, работающие при повышенных температурах выше 100 ° C, повышают производительность устройств в промышленных приложениях на основе магнитов. К ним относятся микроволновые лампы, гироскопы и акселерометры, колеса реакции и импульса для управления и стабилизации спутников, магнитные подшипники, датчики и исполнительные механизмы. Sm2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 — важная промышленно используемая материальная система, поскольку она имеет как высокую температуру Кюри, так и высокую магнитокристаллическую анизотропию.
В отличие от постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B с контролируемым зародышеобразованием, магниты типа Sm2Co17 сохраняют свои превосходные магнитные свойства при повышенных температурах.
Чтобы получить такие высокие магнитные характеристики, необходимо получить точный контроль параметров синтеза в процессе изготовления магнита и досконально понять структуру атомного масштаба и поведение вовлеченных фаз.
Более высокая намагниченность насыщения, получаемая за счет повышенного содержания железа, важна для получения больших энергетических продуктов в этих редкоземельных постоянных магнитах типа Sm2Co17 с управляемым пиннингом. Ученые из Дармштадтского технического университета разработали модельные магниты с повышенным содержанием железа на основе уникальной наноструктуры и химической модификации с добавлением железа, меди и циркония.
Доктор. Леопольдо Молина-Луна, который был автором-корреспондентом публикации, представил результаты на «Природной конференции по электронной микроскопии материалов — следующие десять лет», проходившей в Чжэцзянском университете в Ханчжоу, Китай (24-27 мая).
Конференция собрала ведущих специалистов в области электронной микроскопии для материаловедения.
Последующие исследования для повышения магнитных характеристик
Дальнейшие исследования этой системы материалов, запланированные в Техническом университете Дармштадта, включают исследования в зависимости от температуры с использованием недавно приобретенного DENSsolutions Microelectromechanical Systems (MEMS) чипа на основе держателя ТЕМ на месте. Используя эту современную установку в сочетании с передовыми методами моделирования, ученые из Дармштадтского университета планируют продолжить исследование механизмов, которые приводят к улучшенным магнитным характеристикам в системах с постоянными магнитами на основе самария и кобальта и связанных с ними. Это станет большим прорывом в этой области.
Кроме того, в сотрудничестве с коллегами из Пекинского национального центра электронной микроскопии запланированы локальные измерения магнитного хирального дихроизма с потерей энергии электронов (EMCD) для количественного определения локальной магнитной структуры.
Результаты, опубликованные в Nature Communications, были получены в рамках исследовательского кластера LOEWE RESPONSE (Resource-Efficient Permanent Magnets by Optimized Use of Rare Earths), который координируется проф.
Доктор. Оливер Гутфляйш.
Исследовательский кластер включает в себя отделы материаловедения и наук о Земле, химии и машиностроения и направлен на оптимизацию использования редкоземельных постоянных магнитов.