Nowe stopy magnetyczne umożliwiają zastosowania w bardzo wysokich temperaturach

Naukowcy z National Institute of Materials ogłosili niedawno opracowanie nowych stopów metali przejściowych ziem rzadkich, które mogą działać stabilnie w temperaturach powyżej 500 stopni, zachowując jednocześnie silne właściwości magnetyczne. Te nowe stopy rozwiązują długotrwałe wyzwanie dla zastosowań takich jak magnetyczne chłodzenie, magnetyczne systemy chłodzenia i magnetycznie wspomagany zapłon paliw kopalnych w wysokich temperaturach.

Konwencjonalne magnesy na bazie stopów NdFeB i SmCo wykazują zmniejszone właściwości magnetyczne powyżej 300 stopni ze względu na zmniejszoną anizotropię i przyspieszoną dyfuzję pierwiastków ziem rzadkich. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy stopili pierwiastki ziem rzadkich z powszechnie występującymi metalami przejściowymi, takimi jak żelazo i kobalt, i zoptymalizowali skład i kontrolę mikrostruktury stopów. Odkryli, że zwiększenie liczby metaloidów, takich jak Si i Al, i zmniejszenie wielkości ziarna może skutecznie poprawić stabilność w wysokich temperaturach.

Nowo opracowane stopy wykazały silny magnetyzm nawet po długotrwałym starzeniu cieplnym w temperaturze 600 stopni. Ich maksymalny produkt energetyczny w temperaturze 500 stopni pozostał wyższy niż 10MGOe, porównywalny do komercyjnych magnesów NdFeB w temperaturze pokojowej. Koszt tych stopów jest również niższy ze względu na zmniejszone wykorzystanie pierwiastków ziem rzadkich. Wykazują one obiecujące perspektywy komercjalizacji w wysokiej klasy urządzeniach magnetycznych i komponentach działających w ekstremalnych warunkach.

Jednak masowa produkcja tych nowych stopów w sposób skalowalny i opłacalny pozostaje wyzwaniem. Naukowcy zasugerowali, że szybkie krzepnięcie i mechaniczne techniki stopowania mogą zniwelować lukę między sukcesem w skali laboratoryjnej a zastosowaniem przemysłowym. Potrzebna jest współpraca między krajami i dyscyplinami w celu przyspieszenia transferu technologii.

To przełomowe odkrycie otwiera drogę dla następnej generacji magnesów wysokotemperaturowych, które nie wymagają kosztownych dodatków dysprozu i terbu. Szersze przyjęcie tych nowych stopów może zmniejszyć zależność od materiałów krytycznych i poprawić stabilność łańcucha dostaw strategicznych produktów magnetycznych. Ogólnie rzecz biorąc, odkrycie to ma znaczące implikacje dla zaawansowanych technologii zrównoważonej energii i napędu.