Разработка технологии радиационно-термического спекания литий-титановой ферритовой керамики

• Автор: Шабардин, Руслан Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТАВ, СТРУКТУРА И ТЕХНОЛОГИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРИТОВ.

1.1 Кристаллеграфия и физикохимические свойства феррошпинелей

1.1.1 Катионное распределение в феррошпинелях.

Ш 1.1.2 Магнетизм феррошпинелей.

1.1.3 Физикохимические свойства феррошпинелей

1.2 Дефектность пол и кристаллических ферритов

1.2.1 Виды дефектов.

1.2.2 Влияние дефектности на свойства ферритовой керамики.

1.3 Существующие технологии производства ферритовых изделий

1.3.1 Синтез ферритовой шихты.

1.3.2 Спекание ферритов.
д 1.4 Применение ионизирующих излучений в промышленности.
1.4.1 Радиационные методы в материаловедении
1.4.2 Ускорители электронов технологического класса.
1.5 Существующие методы оценки фазового состава ферритов
1.6 Состояние вопроса и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методика измерения основных характеристик ферритов
2.2.1 Измерение температурного хода начальной магнитной
проницаемости.
2.2.2 Измерение параметров петли гистерезиса
2.2.3 Измерение намагниченности в близи температуры Кюри
2.2.4 Методика измерения микроструктуры.
2.2.5 Методика определения плотности
2.2.6 Измерение микротвердости и механической прочности на изгиб.
2.2.7 Методика измерения электропроводности.
2.3 Методика спекания.
2.3.1 Термическое спекание
2.3.2 Радиационнотермическое спекание
2.4 Методика рентгеноструктурного анализа.
2.4.1 Съемка дифрактограмм
Ф 2.4.2 Рентгеновский анализ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАГНИТНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ФАЗОВОЙ ГОМОГЕННОСТИ И ИНТЕГРАЛЬНОЙ ДЕФЕКТНОСТИ ФЕРРИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 Исследование дефектности ферритов по восходящему участку температурной зависимости начальной магнитной
проницаемости.
3.1.1 Феноменологическое описание зависимости цнТ.
3.1.2 Зависимость формы кривой ЦнТ от параметров аналитического
уравнения.
3.2 Определение фазовой однородности ферритов по измерениям магнитной проницаемости и намагниченности вблизи температуры Кюри
3.2.1 Сопоставление скоростей изменения намагниченности и начальной магнитной проницаемости при переходе к температуре Кюри.
3.2.2 Зависимости скорости изменения намагниченности вблизи температуры Кюри от длительности спекания и концентрации
межзеренных фазовых включений.
Выводы.
ГЛАВА 4. ВЫБОР УСЛОВИЙ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СПЕКАНИЯ ФЕРРИТОВ ЗСЧ В ПУЧКЕ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
4.1 Влияние дозы облучения, температуры радиационного спекания и
скорости разогрева на микроструктуру и фазовый состав ферритов.
4.1.1 Микроструктура ферритов
4.1.2 Фазовый состав ферритов
4.2 Влияние дозы облучения, температуры радиационного спекания и скорости разогрева на механические свойства ферритов
4.2.1 Исследование механической прочности
4.2.2 Исследование микротвердости
4.3 Влияние дозы облучения, температуры радиационного спекания и
скорости разогрева на электромагнитные характеристики ферритов
4.3.1 Исследование электропроводности
4.3.2 Исследование магнитных характеристик.
4.4 Структурные особенности ферритов, изготовленных в оптимальном
режиме радиационнотермического спекания.
Выводы.
ГЛАВА 5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ И УСЛОВИЯ РАДИАЦИО П Ю
ТЕРМИЧЕСКОГО СПЕКА1ИЯ ЛИТИЙТИТАНОВОГО
ФЕРРИТА МАРКИ ЗСЧ.
5.1 Радиационнотермическая обработка ферритовых изделий
АТК 7.4.2 ТУ.
5.2 Измерение температуры вращающихся под пучком электронов изделий
5.3 Схема технологической линии РТспекания ферритов
Выводы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Перевод шпинельной системы в неравновесное состояние например, путем облучения может изменить относительную роль некоторых факторов, и изза этого могут возникнуть метастабильные состояния системы с искаженным катионным распределением. Магнитные свойства феррошпинелей обусловлены обменным взаимодействием между спиновыми магнитными моментами соседних катионов с незаполненными З уровнями. Согласно теории Нееля , спонтанная намагниченность феррошпинелей реализуется за счет косвенного отрицательного обменного взаимодействия между катионами, находящимися в различных подрешетках с участием ионов кислорода. В результате такого взаимодействия магнитные моменты соседних атомов в каждой подрешеткс выстраиваются параллельно, а между соседними подрешетками антипараллельно. Результирующим магнитным моментом соединения является разница между намагниченностью тетраэдрической и октаэдрической подрешеток. Изменение намагниченности простых ферритов достигается введением в кристалл ичес кую решетку диамагнитных ионов или магнитных ионов, имеющих спиновый магнитный момент, отличный от магнитного момента иона Ре3. Для увеличения намагниченности насыщения вводятся ионы 1п2 С Са3 , 1п , Се4 стремящиеся занять тетраэдрические положения. М5 вводятся ионы А, Сг3 КИ3 Л4 БЬ, стремящиеся занять октаэдрические узлы катионной подрешетки 2. Именно эти параметры определяют размеры доменов, толщину доменных стенок, и, тем самым, существенно влияют на динамику процессов перемагничивания, форму петли гистерезиса, температурную зависимость магнитных характеристик 5. Энергия кристаллографической анизотропии, как и магнитострикция, обусловлена спинорбитальным взаимодействием ионов. Согласно одноионной модели 8, 9, магнитная анизотропия может быть представлена как сумма анизотропии отдельных ионов, находящихся в различных позициях решетки. Изменение анизотропии осуществляется введением в решетку шпинели диамагнитных ионов Т. Са3, Т или ионов с отличным от нуля орбитальным моментом Са2 Ре2 . В первом случае изменение константы К обусловлено изменением содержания магнитных ионов Ре2 в подрешетках, во втором появлением в одной из подрешеток ионов с большей энергией спинорбитального взаимодействия. Таким образом, в бездефектных феррошпинелях магнитные свойства материалов определяются не только химическим составом, но и характером распределения катионов по подрешеткам, а также примесным составом вещества. Следовательно, оптимальная технология производства феррошпинелей должна обеспечивать минимальные возможности загрязнения материала примесями и создавать условия максимально равновесного катионного распределения. Основной химической особенностью ферритов является их принадлежность к соединениям переменного состава . В связи с этим, устойчивое фазовое состояние ферритов является сложной функцией термодинамических и кинетических параметров системы температура, давление кислорода, продолжительность взаимодействия и т. В условиях равновесия химический потенциал кислорода в газовой фазе равен химическому потенциалу кислорода, входящему в состав феррита. Нарушение соотношения 1. Область стабильности нестехиометрии определяется составом феррита, температурой и парциальным давлением кислорода. Синтез таких композиций с однофазной структурой возможен благодаря тому, что ферриты образуют друг с другом непрерывные или ограниченные ряды твердых растворов г . Однако на разных стадиях тепловой обработки в процессе нафева, изотермической выдержки и охлаждения при выполнении операции спекания, в зависимости от парциального давления кислорода в газовой фазе, наличия газов восстановителей даже гомогенная изначально система претерпевает фазовые переходы. Конкретный вид переходов определяется фазовыми диафаммами, известными для большинства ферритообразующих систем . Особенно сложные фазовые переходы происходят в системах, содержащих марганец. Поэтому марганецсодержащие ферриты обжигают в тщательно контролируемых атмосферах, с определенным давлением кислорода на каждой стадии обжига И2. Обжиг ферритов, не содержащих марганец, можно проводить на воздухе, но без доступа в печную атмосферу газоввосстановителей СО, Н2 и т. X пА.