Российскими учёными из Казанского государственного университета и Казанского технологического университета предложен новый метод образования кристаллической наноструктуры сплавов Fe-Cu-Nb-Si-B. Полученные под действием оптического излучения от газового разряда наноструктуры имеют лучшие магнитные и механические характеристики по сравнению с их аналогами, изготовленными температурными методами. Препринт статьи, посвящённой исследованию, доступен в публичном архиве электронных научных публикаций при библиотеке Корнельского университета, сообщает Информнаука.

Создание материалов, устойчивых к сильному механическому и магнитному воздействию, относится к важным задачам нанотехнологии. Новые наноструктурные материалы на основе сплавов  Fe-Cu-Nb-Si-B (железо, медь, ниобий, кремний, бор), обладающие высоким значением магнитной проницаемости, потенциально способны заменить пермаллой – сплав железа и никеля, широко использующийся сегодня для экранирования магнитных полей (например, в экспериментальных камерах для электрофизиологических исследований).

До сих пор кристаллы Fe-Cu-Nb-Si-B обладали существенным недостатком: низкой механической прочностью. Российским учёным удалось разработать метод решения этой проблемы. Ранее для получения нанокристаллов  в сплавах Fe-Cu-Nb-Si-B использовался температурный отжиг, при котором неупорядоченная структура сплава переходит в кристаллическую под действием высоких температур. Полученные таким способом образцы приобретают необходимые магнитные свойства, но становятся очень хрупкими, а их поверхность окисляется. Руслан Назипов, Анатолий Митин и Николай Зюзин предложили новый метод отжига сплавов – обработку газовым разрядом. В статье, посвящённой исследованию, они рассказывают о том, что получили нанокристаллы Fe-Cu-Nb-Si-B, воздействовав на материал оптическим излучением от газоразрядной лампы-вспышки (мощного электромагнитного источника с диапазоном от инфракрасного до ультрафиолетового). Полученный материал был поликристаллическим, то есть состоящим из множества различно ориентированных кристаллов, называемых кристаллитами, или зёрнами.

Учёные установили зависимость структуры сплава от подведённой к нему энергии и описали условия создания кристаллов. Для полной кристаллизации экспериментального образца сплава (30×10×0,025 миллиметра) до зёрен размером 150 нанометров потребовалось 1529 джоулей (примерно столько энергии тратит человек на то, чтобы пройти 10 метров). Чтобы создать подобные структуры с помощью термического отжига, образец нужно нагреть до 900º C, причём в вакуумных условиях (дабы избежать окисления металлов). Следовательно, использование газового разряда не только улучшает механические свойства кристаллов, но и позволяет существенно экономить энергию.

Источник информации:

Р. А. Назипов, А. В. Митин, Н. А. Зюзин «Кристаллизация аморфного сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B под действием мощного импульсного оптического излучения». Препринт статьи доступен в публичном архиве электронных научных публикаций при библиотеке Корнельского университета.