Ученые МИФИ притягивают магниты в Россию

Незаменимые компоненты для электроники планируют производить в Сибири по отечественной технологии

В России планируют наладить отечественное производство высокоэнергетических магнитов, незаменимых сегодня во всех отраслях промышленности, - от электроники до космоса. Технологию для этого разрабатывает команда учёных Северского технологического института научно-исследовательского ядерного университета МИФИ. Авторы полагают, что их подход позволит потеснить в российском сегменте магнитного рынка мирового лидера по производству магнитов Китайскую народную республику.

Для сравнения: ежегодно в Китае производят порядка 20 000 тонн высокоэнергетических магнитов, в России всего 120 тонн, причём из китайского сырья. Несмотря на то, что сегодня именно Поднебесная стала нашим главным торговым партнёром и идеологическим соратником в дальнем зарубежье, у российских экономических стратегов возникают опасения по поводу чрезмерной зависимости государства от импорта столь стратегической продукции. Без магнитов, оказывается, невозможен прогресс собственных высокотехнологичных отраслей. А цель в последние годы ставится именно такая: диверсифицировать экономику за счёт развития всевозможных high tech.

Следуя этим оценкам, команда учёных Северского технологического института МИФИ разрабатывает технологию производства высокоэнергетических магнитов на основе редкоземельных металлов для электромашин большой мощности. В её основе – еще советские наработки, заброшенные в период распада СССР.

Исследователи дорабатывают их с учётом современных достижений и стремятся воплотить в готовый рецепт по производству магнитов. Концепция для этого рецепта практически готова. Согласно ей, сначала оксиды редкоземельных металлов (РЗМ) будут фторировать. Из оксида неодима, например, получат фторид неодима в виде порошка, к которому затем добавят безводный фторид железа и металлический кальций и подожгут весь этот микст для осуществления нужной реакции – самораспространяющегося синтеза.

Взаимодействие фторида железа с кальцием стимулирует развитие очень высокой температуры в смеси, что позволяет запустить реакцию взаимодействия фторида неодима с кальцием, в результате чего получится металлическое железо и металлический неодим в расплавленном состоянии. Взаимодействуя друг с другом, эти компоненты образуют лигатуру в виде компактного слитка, содержащую примерно 80 % неодима и 20 % железа.

Этот сплав подвергнут гидрированию, чтобы обеспечить удобство работы с ним при измельчении его в порошок необходимого размера, «сдобрят» определёнными легирующими добавками, с помощью пресса заготовкам придадут в продольном и поперечном магнитном поле различные формы – от призм до дисков и колец, и нагреют в специальных вакуумных печах до температуры от 800 до 1000 градусов. В результате должен получиться тот самый магнит, на создание которого был направлен весь вышеописанный процесс, и который отправят в таком в виде на производство конечной продукции в различных промышленных отраслях. В данном проекте на основе магнита учёные из Северска создадут образец электродвигателя как пример того, что их технология «даёт жизнь» конкретному востребованному изделию, а не является какой-нибудь «магнитной аномалией».

Комментирует руководитель проекта, профессор Северского технологического института и научно-исследовательского ядерного университета МИФИ Александр Буйновский:
«Отличие нашей технологии от той, что уже реализована в мире, использование энергии не от внешнего источника, а внутренней энергии, заключённой в самом веществе. Мы считаем, что в итоге наш путь окажется дешевле.

Но главное – что он альтернативный и даёт возможность использовать собственные запатентованные технологии для производства стратегически важных изделий. Чтобы не возникло в очередной раз ситуации, при которой мы опять будем посыпать голову пеплом и кричать: почему же мы не развивали всё своё».

Сейчас учёные налаживают экспериментальный участок для опытного производства магнитов. Они совместно с индустриальным партнёром создали установку для получения сплава железа, неодима и бора, и организовывают процесс образования гидридов с последующей их переработкой. Также они исследуют свойства фторидов и гидридов редкоземельных металлов, чтобы выбрать наиболее подходящие из них для производства магнитов. Пока остановились на четырёх видах РЗМ: диспрозии, тербии, неодиме и празеодиме. Вероятно, именно эти элементы и станут сырьевой базой для производства отечественных высокоэнергетических магнитов.

Индустриальным партнёром в проекте по созданию магнитов для электродвигателей выступает Гидрометаллургический завод (г. Лермонтов), который, в последующем, вероятно, и будет выпускать сплавы и лигатуру для производства высокоэнергетических магнитов по технологии учёных СТИ НИЯУ МИФИ. Разработчики также имеют договорённость с Сибирской электротехнической компанией (г. Томск), проявившей заинтересованность непосредственно к выпуску электродвигателей на постоянных магнитах для подъёмных кранов на основе тех образцов, которые должны быть представлены в результате настоящего проекта.

Проект «Высокоэнергетические магниты на основе РЗМ для электромашин большой мощности» поддержан ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014–2020 годы» (уникальный идентификатор проекта RFMEFI57814X0018).

Автор: Быкова Наталья