Dold magnetism i rostfritt stål

Våra mest vanliga stålsorter häftar inte fast vid en permanentmagnet (ferromagnet), och är därför ofta förstahandsvalet när det gäller icke-magnetiska ingenjörsmaterial. Trots detta har nu Uppsalaforskarna påvisat närvaro av oordnade magnetiska moment hos atomerna i dessa legeringar, och då i synnerhet hos järnatomerna. Detta till skillnad från en ferromagnet där atomernas magnetiska moment alla pekar åt ett och samma håll.

– Vi visar också att denna dolda magnetism är av avgörande betydelse för många av de mest grundläggande och viktiga egenskaper som rostfria stål uppvisar, säger Levente Vitos, en av forskarna bakom studien.

Genom att beräkna energin för bildandet av så kallade staplingsfel i legeringen – en viss typ av defekt i atomernas inbördes fördelning i rummet – belyser forskarna den dolda magnetismens betydelse för materialens egenskaper. Detta gäller till exempel stabiliteten hos legeringsfasen som sådan, liksom de mekaniska egenskaperna hos de rostfria stålen.
Dessa resultat ger ny insikt i den komplexitet som är förknippad med design av stål.

– Det är speciellt intressant att notera att den dolda magnetismen faktiskt erbjuder en extra möjlighet att modifiera stålets egenskaper. Redan en måttlig förändring av de ingående elementens koncentration påverkar atomernas magnetism, något som i sin tur påverkar exempelvis stålets mekaniska uppträdande, säger Levente Vitos.

– Vår studie visar också tydligt att en god kontroll över stållegeringars egenskaper förutsätter en grundläggande förståelse av hur skilda metallurgiska behandlingar påverkar den dolda magnetismen hos stålen.

Forskarna konstaterar att denna förståelse bara kan nås genom att göra kvantteori till en integrerad del av modern materialdesign.

Projektet har initierats genom samarbeten inom Ångström Akademien och med Sandvik.

Kontaktinformation
Kontaktperson: Levente Vitos (engelska), tel: 018- 471 35 67, 076-237 70 54, e-post. Levente.vitos@fysik.uu.se eller Börje Johansson, tel: 070-417 54 52