Kostengünstige, energieeffiziente Materialien

25.04.2019 - Russische Föderation

Ein internationales Team von Wissenschaftlern der National University of Science and Technology "MISIS" (NUST MISISIS), der Tianjin University (China) sowie aus Japan und den USA hat neue energieeffiziente Legierungen auf Eisenbasis entwickelt, die hohe mechanische und magnetische Eigenschaften mit niedrigen Kosten kombinieren und der Industrie neue Möglichkeiten eröffnen.

Heute stehen Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern vor der Aufgabe, neue Materialien zu entwickeln, die dazu beitragen, Verluste bei der Stromübertragung und -umwandlung zu reduzieren. Dies würde zu Energieeinsparungen führen und dazu beitragen, die Emissionen gefährlicher Gase bei der Produktion zu reduzieren (einschließlich CO2 - einer der Schlüsselfaktoren für den Treibhauseffekt). Elektronische Geräte könnten durch Effizienzsteigerung verkleinert werden.

Um dieses Problem zu lösen, beschäftigte sich das internationale Forscherteam mit der Entwicklung amorpher weichmagnetischer Legierungen in kostengünstigen Legierungssystemen wie Fe-Si-B-Nb-Cu (Eisen-Silizium-Bor-Niob-Kupfer).

"Für die Entwicklung neuer Legierungen auf Eisenbasis mit einem hohen Komplex von magnetischen und Festigkeitseigenschaften haben wir eine große Anzahl von Legierungszusammensetzungen analysiert. Gleichzeitig haben wir versucht, den Einsatz teurer Legierungselemente wie Niob und Molybdän zu vermeiden. Alle in der Arbeit untersuchten Legierungen wurden mit industrieller Technologie gewonnen - Abschrecken aus dem flüssigen Zustand (Schmelzspinntechnik)", sagte Andrei Bazlov, einer der Autoren der Studie, ein Ingenieur bei NUST MISISIS.

Ihm zufolge ermöglichte die Analyse einer großen Anzahl von Fe_82-85B_13-16Si₁Cu₁ Legierungen den Wissenschaftlern, den Einfluss ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Wärmebehandlungsmodi auf die magnetischen und mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Als Ergebnis gelang es ihnen, Legierungen mit hohen magnetischen Eigenschaften, technologischer Plastizität und höchster Festigkeit zu erhalten.

"Die von uns erhaltenen neuen amorphen Legierungen auf Eisenbasis übertreffen in ihren Eigenschaften die gängigen industriellen Analogien nicht nur in Russland, sondern auch im Ausland. Ihre unbestreitbaren Vorteile sind relativ niedrige Kosten (aufgrund des Fehlens teurer Legierungselemente) und die Einfachheit der industriellen Produktion", sagte Andrei Bazlov.

Die Wissenschaftler werden weiterhin neue Zusammensetzungen und Verarbeitungsregime für amorphe magnetisch weiche Legierungen entwickeln. Sie planen auch, ihre Entwicklungen in der Branche umzusetzen.

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Originalveröffentlichung

L.L.Pang et al.; "Nanocrystallization, good soft magnetic properties and ultrahigh mechanical strength for Fe82-85B13-16Si1Cu1 amorphous alloys"; Journal of Alloys and Compounds; Volume 785, 15 May 2019, Pages 25-37

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