CC BY
0ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННОГО
СПЛАВА ГЕЙСЛЕРА TiiMnAl
Борисенко Д. Н.1, Колесников Н. Н.1
1 ИФТТРАН, г. Черноголовка, Россия, bdn@issp.ac.ru
В области разработки новых материалов в настоящее время большой интерес представляют тройные сплавы Гейслера. Занимая промежуточное положение между бинарными интерметаллидами (фазы Юм-Розери, фазы Лавеса и др.) и высокоэнтропийными сплавами, сплавы Гейслера представляют большой интерес в физике твердого тела благодаря многообразию физических свойств, связанных с особенностями электронной структуры и магнитоупругих взаимодействий, обусловленных симметрией кристаллической решетки, что, в соответствии с принципом Кюри, приводит к наблюдению многообразных физических явлений: магнитной памяти формы, обменному смещению, магнитокалорическим эффектам, магнито-сопротивлению и большим эффектам Холла [1]. Поэтому поиск, развитие и совершенствование способов получения слитков такого класса соединений является важным направлением прецизионной металлургии [2] и служит основой для понимания физики магнитных явлений этого класса соединений.
В работе изучали получение слитков тройного сплава Ti2MnAl электродуговой плавкой в атмосфере гелия в гарнисаже из смеси порошков алюминия, марганца и гидрида титана (II), с плавным снижением мощности до нуля для равномерной кристаллизации. Способ получения прецизионного сплава Ti2MnAl включает в себя подготовку смеси порошков алюминия, марганца и гидрида титана (II), которую засыпают в тигель и нагревают до плавления в гарнисаже плазмой дугового разряда напряжением от 65 до 70 В и током от 8 до 10 А в атмосфере гелия при давлении от
0.8.до 1 атм с образованием слитков Ti2MnAl. Для равномерной кристаллизации мощность дугового разряда снижали линейно до нуля в течение 10 минут. Во время плавления наблюдали протекание гетерофазной химической реакции в присутствии гидрида титана (II) с выделением паров воды: 2ТШ2+Мп+А1+02(поб.)= Ti2MnAl+2H20Î. Гидрид титана (II) при температурах выше 300 °С разлагается с образованием атомарного водорода, который восстанавливает поверхностные оксиды металлов, позволяя получать прецизионный сплав стехиометрического состава.
Из полученного сплава был изготовлен магниторезистивный элемент с рабочим диапазоном температур <1,0 К [3].
Возможное объяснение каталитических свойств водорода и УФ-излучения плазмы, их значение для синтеза прецизионных тройных сплавов, влияние на свойства полученного материала и возможности практического применения обсуждаются в докладе.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФТТ РАН.
Литература
1. Manna, K., Sun, Y., Muechler, L. et al. // Nat. Rev. Mater. - 2018. - V.3. - P.244-256.
2. Грацианов Ю.А., Путимцев Б.Н., Молотилов Б.В. и др. Металлургия прецизионных сплавов. // М. - Металлургия. - 1975. - 448 с.
3. Патент РФ № 2735069. Магниторезистивный элемент. / ИФТТ РАН. Есин В.Д., Борисенко Д.Н., Колесников Н.Н., Девятов Э.В. // 2020. Бюл. № 30.
