Ин таҳқиқот усули истеҳсолеро пешниҳод мекунад, ки магнитҳои ҳаҷмии нанокомпозитии Pr₂Fe₁₄B/α-Fe-ро бо ҳиссаи фазаи магнитии нарм тақрибан 65 фоиз дар тақрибан ҳафт сония зич мекунад. Муҳаққиқон усули FJH-HPD-ро истифода бурданд, ки гармкунии флешии Joule-ро бо деформатсияи фишори баланд муттаҳид мекунад; ҳангоми хеле зуд гарм кардани хокаи хӯлаи пешакӣ фишурдашуда то 740 °C ҳамзамон фишори тақрибан 1 GPa ва деформатсияи муҳандисии тақрибан 80 фоиз татбиқ карда шуд.

Ҳадафи асосии усул он аст, ки таъсири гармии барои зичкунии магнити ҳаҷмӣ зарурро ниҳоят кӯтоҳ нигоҳ дошта, афзоиши донаҳо ва ҷамъшавии фазаи нарми α-Fe пешгирӣ карда шавад. Дар намунаи гирифташуда ҳиссаи α-Fe аз рӯи масса 65,3 фоиз ва ҳиссаи фазаи сахти магнитии Pr₂Fe₁₄B 34,7 фоиз муайян шуд. Дар таҳлили TEM андозаи миёнаи донаи α-Fe тақрибан 27 nm ва андозаи донаи Pr₂Fe₁₄B тақрибан 14 nm ёфт шуд. Зичии намуна 7,70 g/cm³ ва зичии нисбӣ 98,97 фоиз аст.

Сохтори майда ва яксон паҳншудаи фазаҳои сахт–нарм ба ташаккули пайвасти қавии мубодилавии магнитӣ байни ду фаза мусоидат кард. Барои намунаи FJH-HPD магнитшавии сершавии 17,4 kG, реманенсияи 14,2 kG ва ҳосили максималии энергияи 17,8 MGOe гузориш шудааст. Дар гурӯҳи нашрияҳои муқоисавие, ки муҳаққиқон интихоб кардаанд, гуфта мешавад, ки ин ҳосили энергия аз арзишҳои қаблӣ дар ҳиссаҳои монанди фазаи нарм 174 фоиз баландтар аст. Афзоиши ҳосили максималии энергия нисбат ба коркарди гармии сусте, ки ба ҳамин хӯла татбиқ шудааст, 134 фоиз гузориш шудааст.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки магнитшавии баланди сершавӣ, ки аз ҳисоби ҳиссаи зиёди фазаи нарм ба даст меояд, худ ба худ кофӣ нест. Вақте ки донаҳои фазаи нарм калон мешаванд ё ҷамъ мешаванд, метавонанд аз таъсири самтдиҳии магнитии фазаи сахт ҷудо шуда, баргардониши магнитшавиро мустақилтар анҷом диҳанд. Усули FJH-HPD ин мушкилро бо нигоҳ доштани донаҳои α-Fe ҳамчун минтақаҳои наносопии ҷудогона дар дохили матритсаи пайвастаи магнитии сахт коҳиш додааст.

Аз нуқтаи назари Туркия, таҳқиқот намунаи муҳими усули коркарди пешрафтаи мавод барои муҳаррикҳои барқӣ, системаҳои роботӣ, ҳавопаймоҳои бесарнишин, системаҳои табдили энергия ва истеҳсоли магнитҳои доимии баландсамар мебошад. Аммо натиҷаҳо ҳанӯз мустақиман ба истеҳсоли саноатӣ интиқол дода нашудаанд. Барои татбиқи усул дар Туркия бояд миқёспазирии таҷҳизоте, ки ҷараёни баланд ва фишори тақрибан 1 GPa тавлид карда метавонад, истеъмоли энергия, умри қолаб, андозаи намуна, суръати истеҳсоли силсилавӣ, устувории механикӣ, пойдории ҳарорат ва арзиш алоҳида арзёбӣ шаванд. Таҳқиқот ҳанӯз исбот намекунад, ки усул барои истеҳсоли силсилавии магнитҳои калони муҳаррик иқтисодӣ ё боэътимод аст.

Мушкилоти асосие, ки таҳқиқот ҳал кардан мехоҳад, чист?

Самаранокии магнитҳои доимӣ бештар бо ҳосили максималии энергия, яъне арзиши (BH)_max арзёбӣ мешавад. Ин арзиш нишон медиҳад, ки магнит ба занҷири магнитии беруна чӣ қадар энергияи магнитӣ дода метавонад. Азбаски воситаҳои нақлиёти барқӣ, роботҳои саноатӣ, ҳавопаймоҳои бесарнишин ва муҳаррикҳои баландсамар дар ҳаҷми хурдтар магнитҳои пурқувваттар талаб мекунанд, ҳосили баланди энергия аҳамият дорад.

Ҳосили энергияе, ки магнитҳои якфазаи анъанавии заминҳои нодир, ба мисли SmCo₅, Sm₂Co₁₇ ва Nd₂Fe₁₄B ба он расида метавонанд, бо магнитшавии сершавии худи фаза маҳдуд мешавад. Барои гузаштан аз ин маҳдудият пешниҳод шудааст, ки фазаҳои магнитии нарм бо моменти баланди магнитӣ, ба мисли α-Fe ё FeCo, бо фазаҳои магнитии сахт дорои анизотропияи баланди магнитӣ дар миқёси нанометр муттаҳид карда шаванд.

Аммо дар ин равиш як дилеммаи муҳим вуҷуд дорад:

• Афзоиши ҳиссаи фазаи нарм метавонад магнитшавии сершавиро зиёд кунад.
• Агар донаҳои фазаи нарм калон шаванд ё бо ҳам ҷамъ шаванд, онҳо метавонанд мустақил аз фазаи сахт баръакс магнит шаванд.
• Ҳангоми истифодаи ҳарорати баланд барои муддати дароз барои гирифтани магнити ҳаҷмӣ ва бе ковокӣ, афзоиши донаҳо тез мешавад.
• Дар натиҷа фоидаи магнитии интизоршаванда аз ҳиссаи зиёди фазаи нарм метавонад аз даст равад.

Таҳқиқот мекӯшад ин зиддиятро байни «гармии зарур барои зичкунӣ» ва «зарурати нигоҳ доштани наноструктура» бо коркарди термо-механикии тақрибан ҳафт сония ҳал кунад.

Фазаҳои магнитии сахт ва нарм кадом вазифаро иҷро мекунанд?

Барои он ки ду фаза ба таври муфид якҷо кор кунанд, донаҳои фазаи нарм бояд дар андозае наздик ба ё хурдтар аз дарозии хоси пайвасти мубодилавӣ нигоҳ дошта шаванд. Вақте ки донаҳои фазаи нарм бо фазаи сахт сатҳи кофии тамоси байнифазавӣ доранд, самтдиҳии магнитии фазаи сахт метавонад ба донаҳои нарм гузарад. Ҳамин тавр, ду фаза на ҳамчун магнитҳои алоҳида, балки ҳамчун системаи магнитии ҳамоҳангтар рафтор мекунанд.

Дар таҳқиқот ин раванд «пайвасти мубодилавии сахт–нарм» номида мешавад. Ин пайваст на бо як ченкунии мустақим, балки тавассути тафсири якҷояи андозаи донаҳо, тақсимоти фазаҳо, ҳосилаи каҷи демагнитизатсия, таҳлили Henkel ва тасвирҳои майдони магнитӣ арзёбӣ шудааст.

Чаро ҳиссаи 65-фоизаи фазаи нарм муҳим аст?

Дар намунаи FJH-HPD, ки дар таҳқиқот истеҳсол шудааст, аз рӯи масса 65,3 фоиз α-Fe ва 34,7 фоиз Pr₂Fe₁₄B мавҷуд аст. Ҳиссаҳои фазаи нарм аз 50 фоиз боло дар таҳқиқот ҳамчун «ҳиссаи ултрабаланди фазаи нарм» тавсиф шудаанд.

Миқдори зиёди α-Fe имкони зиёд кардани магнитшавии сершавиро дорад. Дар қисми муқаддимавии таҳқиқот ба моделсозии қаблӣ ишора мешавад, ки тибқи он нанокомпозитҳои идеалии Nd₂Fe₁₄B/α-Fe бо ҳиссаи фазаи нарм аз 70 фоиз боло метавонанд назариявӣ ба ҳосили энергияи аз 100 MGOe зиёд расанд.

Ин арзиши назариявӣ дар таҳқиқот таҷрибавӣ ба даст наомадааст. Ҳосили максималии воқеии энергия, ки таҳқиқот ба он расидааст, 17,8 MGOe аст. Фарқи калон байни ҳадди болоии назариявӣ ва натиҷаи таҷрибавӣ мавҷудияти маҳдудиятҳои зиёди системаи воқеӣ, аз ҷумла сохтори изотропӣ, коэрситивият, самтгирии донаҳо, интерфейсҳои фазаҳо ва баргардониши магнитшавиро нишон медиҳад.

Хӯлаи ибтидоӣ чӣ гуна омода шудааст?

Муҳаққиқон бо истифода аз ашёи хоми Pr, Fe, B ва Nb бо тозагии зиёда аз 99,95 фоиз қӯлаҳои хӯлаи дорои таркиби номиналии Pr₄Fe₈₉Nb₂B₅ аз рӯи фоизи атомӣ омода карданд.

Марҳилаҳои омодасозии хӯла чунинанд:

1. Барои зиёд кардани якхелагии таркиб ҳар як қӯла шаш маротиба аз нав гудохта шудааст.
2. Хӯла бо усули melt spinning дар суръати чархи 28 m/s ба тасмаҳои борик табдил дода шудааст.
3. Тасмаҳо дар қуттии дастпӯшакдори пур аз аргон то зарраҳои хурдтар аз 100 µm майда карда шудаанд.
4. Хокаҳо дар қолаби карбиди сементшуда бо пресси гидравликӣ ба компакти хом табдил дода шудаанд.
5. Компактҳои хом бо FJH-HPD ё коркарди гармии суст коркард шудаанд.

Дар матн гуфта мешавад, ки тасмаҳои ибтидоӣ аморфӣ буданд ва ба Расми S1 ишора шудааст. Аммо азбаски Расми S1 дар файли боршуда нест, ин сохтори ибтидоиро аз ҷиҳати визуалӣ ё ададӣ аз нав арзёбӣ кардан мумкин нест.

Гарчанде дар хӯлаи номиналӣ 2 фоизи атомии Nb мавҷуд аст, дар қисми натиҷаҳо барои Nb таҳлили алоҳидаи фаза, харитаи элементӣ ё нақши интерфейс пешниҳод нашудааст. Арзёбии XRD асосан ба фазаҳои Pr₂Fe₁₄B ва α-Fe равона шудааст.

Усули FJH-HPD чӣ гуна татбиқ шудааст?

Компакти хом дар як ғилофи пӯлод ҷойгир шуда, дар симулятори термо-механикии Thermecmastor ҳамзамон ба ҷараёни баланди барқ ва фишори якмеҳварӣ дучор шудааст.

Ифодаи «истеҳсол дар миқёси сония» дар таҳқиқот танҳо марҳилаи ниҳоии гармкунӣ ва зичкуниро дар бар мегирад. Омодасозии хӯла, шаш маротиба гудохтан, melt spinning, майдакунӣ, амалиёт дар қуттии дастпӯшакдор ва фишурдани пешакӣ ба ин ҳафт сония дохил намешаванд.

Барои муқоиса кадом коркарди суст татбиқ шудааст?

Барои намунаи муқоисавӣ компакти хом дар найчаи шишагии вакуумшуда мӯҳр зада шуда, бо суръати 5 K/min то 740 °C гарм карда шуд, дар ин ҳарорат як дақиқа нигоҳ дошта ва тақрибан чор соат дар танӯр сард карда шуд. Ин намуна «Slow Heat Treatment» ё SHT номида шудааст.

Дар коркарди SHT фишори тақрибан 1 GPa ва деформатсияи 80 фоизе, ки дар FJH-HPD мавҷуд аст, татбиқ нашудаанд. Аз ин рӯ фарқи ду коркард танҳо суръати гармкунӣ нест. FJH-HPD ҳамзамон се унсури зеринро тағйир медиҳад:

• Суръати гармкунӣ ва давомнокии умумии таъсири гармӣ
• Фишори татбиқшуда
• Миқдори деформатсияи пластикӣ

Дар таҳқиқот гурӯҳҳои назоратии иловагӣ, ки танҳо гармкунии флешӣ ё танҳо деформатсияи фишори баландро истифода мебаранд, вуҷуд надоранд. Аз ин рӯ саҳми алоҳидаи гармкунии тез, фишор ва деформатсия ба майдашавии донаҳо ва зичшавӣ дақиқ ҷудо карда намешавад.

Усули FJH-HPD зичиро то чӣ андоза зиёд кардааст?

Зичӣ бо усули Архимед муайян шудааст. Ҳар як намуна ҳадди ақал даҳ маротиба чен шуда, арзиши миёна гузориш шудааст.

Тасвирҳои оптикӣ ва SEM дар саҳифаи 8 нишон медиҳанд, ки аз намунаи ибтидоӣ ба намунаи FJH-HPD ковокиҳо ба таври назаррас кам мешаванд. Гарчанде намунаи FJH-HPD дар матн «пурра зич» ё «бе ковокӣ» номида шудааст, зичии нисбии ченшуда 98,97 фоиз аст. Аз ҷиҳати илмӣ дақиқтарин тавсиф «намунаи қариб пурра зичшуда бо зичии нисбии тақрибан 99 фоиз» мебошад.

Байни ифодаи «зиёда аз 99 фоизи зичии назариявӣ» дар хулосаи кӯтоҳ ва арзиши 98,97 фоиз дар қисми натиҷаҳо як номувофиқии хурди гирдкунӣ вуҷуд дорад.

Оё ҳиссаҳои фаза дар ҷараёни коркард тағйир ёфтаанд?

XRD ва такмили Rietveld нишон медиҳанд, ки ҳиссаҳои фазаи намунаҳои FJH-HPD ва SHT қариб якхелаанд:

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки фарқи самаранокии магнитӣ байни ду намуна асосан аз миқдори умумии фазаҳо ба вуҷуд наомадааст. Фарқҳои асосӣ андозаи дона, ковокӣ, тақсимоти фазаи нарм ва таъсири мутақобилаи магнитии байни фазаҳо мебошанд.

Гузориш шудааст, ки дар қуллаҳои XRD самтгирии афзалиятноки равшан дида нашудааст. Ин ҳолат дастгирӣ мекунад, ки намунаи FJH-HPD текстураи қавии кристаллографӣ надорад ва хусусияти изотропӣ дорад.

FJH-HPD афзоиши донаҳоро то чӣ андоза маҳдуд кардааст?

Таҳлилҳои XRD-Rietveld ва TEM андозаи дона ё кристаллитҳои ба ҳам наздик, вале комилан якхела набударо доданд. Принсипҳои ченкунии ин ду усул фарқ мекунанд; таҳлили Rietveld минтақаи когерентии дифраксияро, TEM бошад донаҳои воқеии тасвиршударо арзёбӣ мекунад.

Фарқи равшантарин дар фазаи нарми α-Fe дида мешавад. Дар коркарди гармии суст донаҳои α-Fe то тақрибан 52 nm калон шудаанд, дар ҳоле ки дар FJH-HPD дар сатҳи тақрибан 27 nm нигоҳ дошта шудаанд.

Хулосаи кӯтоҳи таҳқиқот тамоми наноструктураро бо «андозаи донаи тақрибан 27 nm» тавсиф мекунад. Аммо натиҷаҳои муфассал нишон медиҳанд, ки ду фаза андозаҳои гуногун доранд. Арзиши тақрибан 27 nm асосан донаҳои нарми α-Fe-ро ифода мекунад; донаҳои сахти Pr₂Fe₁₄B хурдтаранд.

Наноструктураи «ҷазирашакл» чӣ маъно дорад?

Дар тасвирҳои TEM-и майдони торики намунаи FJH-HPD дида шудааст, ки минтақаҳои нанометрӣ дар дохили матритсаи пайваста ҳамчун ҷазираҳои алоҳида ҷойгиранд. Дар харитаҳои STEM-EDS минтақаҳои бой аз Fe ба фазаи нарми α-Fe ва минтақаҳои бой аз Pr ба фазаи сахти Pr₂Fe₁₄B нисбат дода шудаанд.

Мувофиқи тафсири муҳаққиқон, фазаи сахти магнитии бой аз Pr чорчӯбаи пайваста месозад, дар ҳоле ки фазаи нарми α-Fe дар дохили ин чорчӯба ҳамчун минтақаҳои наносопии ҷудогона нигоҳ дошта мешавад. Ин сохтор:

• Ташаккули ҷамъшавиҳои калони фазаи нармро маҳдуд мекунад.
• Масоҳати интерфейс байни фазаҳои сахт ва нармро зиёд мекунад.
• Масофаи байни донаҳои ҳамсояро кам мекунад.
• Метавонад пайвасти мубодилавии магнитиро қавитар кунад.

Дар намунаи SHT бошад, афзоиши донаҳои α-Fe ва муттаҳид шудани онҳо ба ҷамъшавиҳои калонтар мушоҳида шудааст. Гарчанде дар матн гуфта мешавад, ки тасвирҳои иловагии HRTEM дар Расми S4 пешниҳод шудаанд, ин расми иловагӣ дар файли боршуда мавҷуд нест.

Чаро коркарди тез афзоиши донаҳоро пешгирӣ кардааст?

Механизме, ки таҳқиқот пешниҳод мекунад, аз ду ҷузъ иборат аст:

1. Таъсири гармии хеле кӯтоҳ: Суръати баланди гармкунӣ имкон дод, ки ҳарорати барои кристаллизатсия зарур ба даст ояд, аммо вақти лозим барои диффузияи атомии масофаи дур ва муҳоҷирати сарҳади дона маҳдуд шуд.
2. Деформатсияи пластикии фишори баланд: Фишори тақрибан 1 GPa ва деформатсияи 80 фоиз ковокиҳоро баст, тамоси байни зарраҳоро зиёд кард ва деформатсияи баланде ба вуҷуд овард, ки ҳаракати сарҳади донаро маҳдуд мекунад.

Гумон меравад, ки ин ду механизм якҷо кор мекунанд. Аммо азбаски намунаҳои назоратие, ки танҳо гармкунии тез ё танҳо фишори баландро истифода мебаранд, вуҷуд надоранд, саҳми ададии ҳар як механизм муайян нашудааст.

Оё дар тамоми ғафсии намуна сохтори якхела ба вуҷуд омадааст?

Дар матн гуфта мешавад, ки ченкуниҳои XRD дар умқи 0,3, 0,6 ва 0,9 mm аз сатҳи намуна анҷом дода шуда, ҳиссаҳои фаза ва андозаи кристаллитҳо ба ҳам наздик буданд. Гуфта шудааст, ки ин натиҷа дар Расми S3 оварда шудааст.

Азбаски Расми S3 дар файли боршуда нест, намунаҳои хоми ченкуниҳои вобаста ба умқ, фосилаҳои хато ва фарқҳои воқеӣ санҷида нашудаанд. Аз ин рӯ натиҷаи якхелагӣ дар асоси гузориши матнии муҳаққиқон интиқол дода мешавад.

Самаранокии магнитӣ бо кадом арзишҳо шарҳ дода шудааст?

Таҳқиқот магнитшавии сершавии 17,4 kG-ро дар байни нашрияҳои баррасишудаи магнитҳои доимӣ «рекордии баланд» ва реманенсияи 14,2 kG-ро дар байни магнитҳои изотропии гузоришшуда «бесобиқа» меномад.

Ин ифодаҳо ба нашрияҳои муқоисавии интихобшудае асос меёбанд, ки муҳаққиқон дар Расми 5 истифода кардаанд. Мустақилона нишон дода нашудааст, ки маҷмӯи адабиёт ҳамаи синфҳои магнитҳо ва ҳамаи нашрияҳоро фаро мегирад. Аз ин рӯ натиҷаро бояд ҳамчун «баландтарин арзиш дар байни системаҳои муқоисашудаи таҳқиқот» хонед.

Нисбат ба коркарди гармии суст чӣ қадар беҳбудӣ ба даст омадааст?

Дар таҳқиқот гуфта мешавад, ки намунаи FJH-HPD нисбат ба намунаи SHT:

• Дар ҳосили максималии энергия 134 фоиз
• Дар реманенсия 30 фоиз
• Дар таносуби реманенсия 15,5 фоиз

беҳбудӣ нишон додааст.

Афзоиши 174 фоиз, ки дар хулосаи кӯтоҳ оварда шудааст, муқоисаи дигарро ифода мекунад. Ин таносуб на нисбат ба намунаи SHT, балки нисбат ба арзишҳои ҳосили энергияе ҳисоб шудааст, ки дар нашрияҳои қаблӣ бо ҳиссаи монанди фазаи нарм гузориш шудаанд. Аз ин рӯ арзишҳои 134 фоиз ва 174 фоиз муқоисаи якхелаи зиддиятнок нестанд.

Пайвасти мубодилавӣ бо кадом далелҳо арзёбӣ шудааст?

Ҳосилаи каҷи демагнитизатсия

Намунаи FJH-HPD як қуллаи танг ва ягонаи ҳассосияти дифференсиалӣ нишон дод. Муҳаққиқон инро бо баргардониши ҳамоҳангтари магнитшавии фазаҳои сахт ва нарм алоқаманд карданд. Рафтори васеътари намунаи SHT бошад бо баргардониши мустақилтари фазаҳо шарҳ дода шуд.

Каҷи Henkel

Дар ҳар ду намуна арзиши мусбати δM ёфт шуд; ин натиҷа нишон медиҳад, ки дар ҳар ду намуна сатҳи муайяни таъсири мубодилавӣ мавҷуд аст.

Микроскопияи қувваи магнитӣ

Тибқи модели баҳодиҳии андозаи домен, андозаи миёнаи домени магнитӣ дар намунаи FJH-HPD тақрибан 890 nm ва дар намунаи SHT тақрибан 400 nm ҳисоб шудааст. Муҳаққиқон сохтори домени калонтарро бо ҷавоби магнитии ҳамкортари ду фаза алоқаманд мекунанд.

Андозаи домени магнитӣ ва андозаи донаи кристалл як мафҳум нестанд. Доменҳои магнитии тақрибан 890 nm дар намунаи FJH-HPD сохторҳои умумии магнитие мебошанд, ки шумораи зиёди нанодонаҳои андозаи тақрибан 14–27 nm-ро дар бар мегиранд.

Чаро сохтори изотропӣ муҳим аст?

Таҳқиқот мегӯяд, ки дар магнити FJH-HPD самтгирии равшани кристаллографӣ вуҷуд надорад ва намуна изотропӣ аст. Дар магнитҳои изотропӣ донаҳои кристалл ба як самти умумии осони магнитшавӣ ҳамсамт карда нашудаанд.

Магнитҳои анизотропӣ бо самтдиҳии мувофиқ метавонанд реманенсия ва ҳосили энергияи баландтар ба даст оранд. Баръакс, дар ин таҳқиқот реманенсияи баланд на аз самтгирии қавии кристаллӣ, балки аз ҳиссаи зиёди фазаи нарм, зичии баланд ва пайвасти наносопии сахт–нарм ба вуҷуд омадааст.

Гуфта шудааст, ки маълумоти дастгиркунандаи арзёбии изотропия дар Расми S5 ҷойгир аст; аммо ин расм дар файли боршуда нест.

Қавитарин натиҷаи илмии таҳқиқот чист?

Қавитарин натиҷаи таҳқиқот он аст, ки магнити ҳаҷмии нанокомпозитӣ бо тақрибан 65 фоиз фазаи нарм тавассути коркарди ниҳоии зичкунии тақрибан ҳафт сония ба зичии нисбии 98,97 фоиз расонида шуда, донаҳои α-Fe дар сатҳи тақрибан 27 nm нигоҳ дошта шуданд.

Гарчанде ҳиссаҳои фаза дар намунаҳои FJH-HPD ва SHT якхела мондаанд, тағйири равшани самаранокии магнитӣ нишон медиҳад, ки на танҳо таркиби химиявӣ, балки тақсимоти фаза дар миқёси нанометр ва андозаи дона низ муайянкунандаанд.

Бартариҳои эҳтимолии усул барои истеҳсол кадомҳоянд?

• Сикли ниҳоии зичкунӣ дар тақрибан ҳафт сония анҷом ёфтааст.
• Коркарди дарозмуддати ҳарорати баланд маҳдуд шудааст.
• Зичии қариб пурра ва наноструктура ҳамзамон нигоҳ дошта шудаанд.
• Бо сабаби ҳиссаи баланди α-Fe аз 65 фоиз боло, эҳтиёҷ ба фазаи магнитии сахт ва аз ин рӯ ба элементҳои заминҳои нодир метавонад кам шавад.
• Барои сохтори изотропӣ реманенсия ва ҳосили энергияи баланд ба даст омадааст.
• Усул зичкунӣ ва деформатсияи пластикиро дар як сикли термо-механикӣ муттаҳид мекунад.

Бо вуҷуди ин, сарфаи заминҳои нодир, истеъмоли энергия, арзиши таҷҳизот ё изи карбон барои ҳар воҳиди истеҳсол дар таҳқиқот ба таври ададӣ ҳисоб нашудаанд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Таҳқиқот preprint-и аз тақриз нагузашта аст.
• «Истеҳсоли ҳафтсониягӣ» танҳо марҳилаи ниҳоии зичкуниро ифода мекунад; тамоми раванди омодасозии хӯла ва хока ба ин вақт дохил намешавад.
• Муқоисаи FJH-HPD ва SHT ҳамзамон суръати гармкунӣ, фишор ва деформатсияро тағйир медиҳад.
• Гурӯҳҳои назоратӣ бо танҳо гармкунии флешӣ, танҳо фишори баланд ё миқдорҳои гуногуни деформатсия мавҷуд нестанд.
• Зичии нисбии намунаи FJH-HPD 98,97 фоиз аст; зичии пурраи 100 фоиз ба даст наомадааст.
• Ифодаи «зиёда аз 99 фоиз» дар хулосаи кӯтоҳ бо натиҷаи дақиқ як номувофиқии хурд дорад.
• Андозаҳои намуна, ҳаҷми максималии истеҳсолшаванда ва маҳдудияти миқёсбандии андоза дар матни асосӣ муфассал дода нашудаанд.
• Андозаи ҷараёни электрикии татбиқшуда, истеъмоли энергия ва муқовимати тамос муфассал гузориш нашудаанд.
• Шарҳ дода нашудааст, ки ҳарорати намуна чӣ гуна чен шуда ва номуайянии калибркунии ҳарорат ҳангоми гармкунии хеле тез чӣ қадар аст.
• Барои хусусиятҳои магнитӣ шумораи партияҳои мустақили истеҳсолӣ, инҳирофи стандартӣ ва фосилаи эътимод дода нашудаанд.
• Гарчанде зичӣ ҳадди ақал даҳ маротиба чен шудааст, такроршавандагии истеҳсол байни партияҳои гуногуни намуна нишон дода нашудааст.
• Арзиши коэрситивият дар матни асосӣ дар ҷадвали ададии равшан дода нашудааст.
• Самаранокии магнитӣ дар ҳарорати баланд ва демагнитизатсияи баргаштнопазир арзёбӣ нашудаанд.
• Устувории механикӣ, рафтори шикаст ва шиддатҳои дохилии баъди коркард чен нашудаанд.
• Муқовимат ба зангзанӣ ва оксидшавӣ омӯхта нашудааст.
• Санҷиши устувории магнитии дарозмуддат ё пиршавии гармӣ анҷом дода нашудааст.
• Санҷиши самаранокӣ дар муҳаррики барқӣ, генератор ё дигар дастгоҳи воқеӣ пешниҳод нашудааст.
• Арзиши истеҳсол, умри қолаб ва мутобиқати таҷҳизоти фишори баланд ба истеҳсоли силсилавӣ таҳлил нашудаанд.
• Нақши микроструктуравии Nb дар таркиби номиналӣ муфассал омӯхта нашудааст.
• Азбаски расмҳои иловагии S1–S7 дар файли боршуда нестанд, баъзе натиҷаҳои дастгиркунанда мустақиман арзёбӣ карда намешаванд.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Татбиқи якҷояи гармкунии флешии Joule ва деформатсияи фишори баланд метавонад компакти хокаи Pr₂Fe₁₄B/α-Fe-ро дар тақрибан ҳафт сония қариб пурра зич кунад.
• Таъсири кӯтоҳи гармӣ метавонад афзоиши донаҳои α-Fe ва Pr₂Fe₁₄B-ро нисбат ба коркарди гармии суст маҳдуд кунад.
• Фишори баланд ва деформатсияи сахт метавонанд бастани ковокиҳоро тезонанд.
• Дар нанокомпозити ҳаҷмӣ бо тақрибан 65 фоиз α-Fe ҷамъшавии фазаи нарм метавонад ба таври назаррас кам карда шавад.
• Минтақаҳои майда ва ҷудогонаи α-Fe бо пайвасти қавии мубодилавии сахт–нарм алоқаманданд.
• Намунаи FJH-HPD нисбат ба намунаи SHT реманенсия ва ҳосили максималии энергияи баландтар нишон дод.
• Бо нигоҳ доштани ҳиссаи химиявии фаза бетағйир, танзими микроструктура метавонад самаранокии магнитиро ба таври назаррас тағйир диҳад.
• Дар нанокомпозити изотропӣ ҳосили максималии энергияи 17,8 MGOe ба даст овардан мумкин аст.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки усул дар ҳамаи таркибҳои магнитҳои нанокомпозитӣ ҳамин натиҷаро медиҳад.
• Нишон намедиҳад, ки дар ҳафт сония аз ашёи хом магнити тайёр истеҳсол шудааст.
• Исбот намекунад, ки усули FJH-HPD нисбат ба истеҳсоли анъанавӣ энергияи умумии камтар истеъмол мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки усул дар миқёси саноатӣ арзонтар аст.
• Исбот намекунад, ки магнитҳои калон ва геометрияи мураккабро ба таври якхела истеҳсол кардан мумкин аст.
• Нишон намедиҳад, ки самаранокии бадастомада ба ҳадди назариявии нанокомпозит аз 100 MGOe боло наздик шудааст.
• Нишон намедиҳад, ки усул нисбат ба магнитҳои анизотропӣ самаранокии баландтар медиҳад.
• Исбот намекунад, ки магнит ба ҳарорат, бори механикӣ ва шароити зангзании зарурӣ дар муҳаррикҳои воситаҳои нақлиёти барқӣ тоб меорад.
• Таъсири фишори баланд, гармкунии тез ва деформатсияро мустақилона аз ҳам ҷудо намекунад.
• Нишон намедиҳад, ки самаранокии «рекордӣ» бо баррасии мустақили систематикӣ, ки ҳамаи таҳқиқоти нашршудаи магнитҳои доимиро фаро мегирад, тасдиқ шудааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи техникии усул

Натиҷаҳои зичкунӣ

Натиҷаҳои микроструктура

Натиҷаҳои магнитӣ

Робитаи коркард–микроструктура–самаранокӣ

Эҳтиёткоронаи илмии тафсири натиҷаҳо

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки нанокомпозити Pr₂Fe₁₄B/α-Fe бо ҳиссаи баланди α-Fe тавассути коркарди термо-механикии хеле кӯтоҳ ва фишори баланд қариб пурра зич карда мешавад. Гарчанде ҳиссаҳои фаза бо намунаи SHT якхела мондаанд, беҳбудии назарраси андозаи дона, миқдори ковокӣ ва тақсимоти фаза самаранокии магнитиро баланд кардааст.

Натиҷаро наметавон чунин тафсир кард, ки «ҳиссаи баланди фазаи нарм худ ба худ ҳосили баланди энергия медиҳад». Ҳиссаи баланди α-Fe танҳо вақте муфид аст, ки донаҳо хурд боқӣ монанд, ҷамъшавӣ маҳдуд бошад ва бо фазаи сахт пайвасти муассири мубодилавӣ ба вуҷуд ояд.

Усули FJH-HPD ин микроструктураро дар намунаи таҷрибавии миқёси хурд бо коркарди ниҳоии тақрибан ҳафт сония ба вуҷуд овардааст. Барои татбиқи саноатӣ миқёсбандии андоза, якхелагии ҳарорат, назорати ҷараёни баланд, устувории қолаб, хусусиятҳои механикӣ ва такроршавандагии истеҳсоли силсилавӣ ҳанӯз нишон дода нашудаанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Second-Scale Fabrication of Bulk Nanocomposite Magnets with Ultrahigh Soft-Phase Fraction

Муаллифон ва тартиби дурусти онҳо: Zhiwen Bi; Xiang Luo; Li Lou; Ming Li; Xiaohe Liu; Chenpeng Zhang; Jiaduo Fu; Yushan Dong; Wei Li; Xiaohong Li

Маълумоти ҳаммуаллифии аввал: Дар таҳқиқот изҳороти ҳаммуаллифии аввал вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Xiaohong Li

Суроғаи почтаи электронии муаллифи масъул: xhli0521@126.com

Маълумоти телефонии муаллифи масъул: 0335-8057018

Муассисаи аввал: Center for Extreme Deformation Research, State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China

Муассисаи дуюм: School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China

Мутобиқати муаллиф–муассиса: Zhiwen Bi, Li Lou, Ming Li, Xiaohe Liu, Chenpeng Zhang, Jiaduo Fu, Yushan Dong, Wei Li ва Xiaohong Li: Yanshan University; Xiang Luo: Beihang University.

DOI-и мақола:10.2139/ssrn.7199872

Платформаи нашр: SSRN

Рақами сабти SSRN: 7199872

Санаи нашр: Дар сабти SSRN 29 июли 2026

Соли нашр: 2026

Маҷалла: Барои ин версия номи маҷаллаи тақризшаванда мавҷуд нест.

Навъи манбаъ: Preprint дар хусуси илмҳои таҷрибавии мавод ва таҳқиқоти истеҳсоли магнитҳои доимӣ

Ҳолати тақриз: Дар саҳифаҳои таҳқиқот огоҳии “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст. Таҳқиқот аз тақриз нагузаштааст.

Пайванди расмии манбаъ:https://ssrn.com/abstract=7199872

Маблағгузорӣ: National Natural Science Foundation of China, дастгириҳои рақами U22A20116 ва 52271236

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди маълуми манфиатҳои молиявӣ ё муносибати шахсие, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.

Сипосгузорӣ: Муаллифон барои дастгирӣ дар таҳлили маълумот ва омодасозии матн ба Prof. Xiangyi Zhang сипосгузорӣ мекунанд.

Дастрасии маълумот: Дар матни асосӣ пайванди анбори кушодаи маълумот барои маълумоти хоми XRD, TEM, STEM-EDS, VSM, PPMS ё MFM дода нашудааст.

Ҳолати маводи иловагӣ: Дар матн ба Расмҳои S1–S7 ишора мешавад. Ин расмҳои иловагӣ дар файли 27-саҳифагии боршуда мавҷуд нестанд. Аз ин рӯ сохтори аморфии тасмаҳои ибтидоӣ, профили ҳароратии SHT, якхелагии вобаста ба умқ, таҳлили иловагии HRTEM-и ҷамъшавиҳои α-Fe, изотропия ва баъзе графикҳои муқоисавӣ мустақиман аз ҷиҳати визуалӣ санҷида нашудаанд.

Ин мақолаи тоҷикӣ пас аз баррасии матни таҳқиқоти боршуда, параметрҳои усул, натиҷаҳои зичӣ, таҳлилҳои XRD-Rietveld, тасвирҳои TEM ва STEM-EDS, каҷҳои гистерезиси магнитӣ, графикҳои ҳосили энергия, таҳлили Henkel ва тасвирҳои MFM омода шудааст. Арзиши нави таҷрибавӣ, арзиши коэрситивият, ҳисоби хароҷот ё натиҷаи самаранокии саноатӣ, ки дар таҳқиқот вуҷуд надорад, илова нашудааст.

Натиҷаи асосии таҳқиқот он аст, ки нанокомпозити Pr₂Fe₁₄B/α-Fe бо 65,3 фоиз α-Fe аз рӯи масса тавассути сикли тақрибан ҳафтсониягии FJH-HPD ба зичии нисбии 98,97 фоиз расонида шуда, ҳосили максималии энергияи 17,8 MGOe нишон додааст. Ин натиҷа бо намунаи миқёси лабораторӣ ва шароити коркарди гузоришшуда маҳдуд аст.

Огоҳии илмӣ: Таҳқиқот аз тақриз нагузаштааст. Истифодабарии усул дар муҳаррикҳои коркунанда дар ҳарорати баланд, геометрияҳои калони магнит ё истеҳсоли силсилавӣ ҳанӯз бо санҷишҳои механикӣ, гармӣ, иқтисодӣ ва дарозмуддат тасдиқ нашудааст. Тавсифи «рекордӣ» ба маҷмӯи адабиёти муқоисавии интихобкардаи муҳаққиқон асос меёбад ва набояд ҳамчун баррасии мустақили систематикӣ, ки тамоми адабиёти магнитҳои доимиро фаро мегирад, арзёбӣ шавад.