Главная » 2014»Октябрь»1 » Технология получения гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-, M- и Z-структурами методом самораспространяющегося высокотемпературного
04:38
Технология получения гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-, M- и Z-структурами методом самораспространяющегося высокотемпературного
Технология получения гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-, M- и Z-структурами методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
Диссертация
Автор: Минин, Роман Владимирович
Название: Технология получения гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-, M- и Z-структурами методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
Справка: Минин, Роман Владимирович. Технология получения гексагональных оксидных ферримагнетиков с W-, M- и Z-структурами методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза : диссертация кандидата технических наук : 05.17.11, 01.04.07 / Минин Роман Владимирович; [Место защиты: Том. политехн. ун-т] - Томск, 2008 - Количество страниц: 150 с. ил. Томск, 2008 150 c. :
Объем: 150 стр.
Информация: Томск, 2008
Содержание:
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАУКИ И ПРАКТИКИ В ОБЛАСТИ СИНТЕЗА ФЕРРИТОВ
11 Свойства ферритовых материалов
12 Способы получения ферритовых материалов
121 Получение ферритов керамическим способом
122 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез ферритов
13 Методы физической активации и управления процессом СВС
131 Механическая активация исходных компонентов
132 СВС в магнитном поле
14 Постановка задачи
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Объекты исследования
22 Исходные материалы для синтеза оксидных гексагональных Ферримагнетиков
23 Методика эксперимента и обработки результатов
231 Методики приготовления исходных порошков, проведения синтеза и обработки экспериментальных данных
2311 Механическая активация исходной шихты
2312 Методика проведения синтеза
2313 Ферритизация
2314 Структурные методы исследования
232 Методики измерения магнитных свойств ферритов
2321 Методика эксперимента по построению кривых намагничивания
2322 Методика эксперимента по построению спектров ферромагнитного резонанса
2323 Методика эксперимента по определению полей анизотропии порошков СВС-гексаферритов
233 Структурно-мотодологическая схема
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГЕКСАФЕРРИТОВ БАРИЯ МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА
31 Синтез феррита ВаСоо^поРе^Оз?
311 Выбор условий проведения синтеза
312 Влияние механической активации на параметры СВС и фазовый состав конечных продуктов
313 Влияние начальной температуры синтеза и степени разбавления на параметры СВС и фазовый состав продуктов горения
314 Влияние магнитного поля на максимальную температуру горения, скорость горения и фазовый состав конечного продукта
315 Влияние изменения исходного состава реакционной смеси на параметры синтеза и фазовый состав продуктов
316 Влияние процесса ферритизации на фазовый состав конечного СВС-продукта
317 Влияние механической активации СВС-продукта на фазовый состав гексаферрита с W-структурой
318 Анализ диаграмм фазового состава феррита BaCoojZn^Fe^OzyCW), полученного по керамической технологии и методом СВС
32 Синтез бариевых ферритов различной стехиометрии
33 Технология гексаферритов бария на основе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
ГЛАВА 4 ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОРОШКОВ ГЕКСАФЕРРИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВС
41 Исследование статических магнитных параметров СВС-ферритов
42 Влияние механической активации на свойства ферритов, полученных методом СВС
43 Исследование спектров ферримагнитного резонанса ОСНОВНЫЕ
ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность исследований Гексагональные ферримагнетики представляют широкий класс ферримагнитных оксидных соединений с гексагональной или тригональной структурой, которые на данный момент синтезируются, как правило, по керамической технологии спеканием оксидов двухвалентных металлов и оксида железа Fe203- Области применения ферритовых материалов очень широки, а объем ферритовой продукции растет довольно быстрыми темпами.Одним из прогрессивных методов получения ферритов является открытый А.Г. Мержановым, И.П. Боровинской и В.М. Шкиро метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), сущность которого заключается в реализации автоволновой экзотермической химической реакции в конденсированных фазах. Этот метод отличается низкими энергетическими затратами, простотой оборудования и высокой производительностью. В настоящее время на Кузнецком заводе приборов и ферритов внедрены СВС — установки непрерывного действия с производительностью 500 т/год, на которых производится целый ряд простых ферритов.Представляет интерес использовать синтез в режиме горения, для получения сложных гексаферритов бария с W-, М- и Z-структурами и замещенными ионными комплексами, имеющих заданный состав и магнитные характеристики, необходимые для создания радиопоглощающих покрытий.Работа, положенная в основу диссертации, выполнена по планам НИР Томского политехнического университета и Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН в рамках государственных научных программ: - Процессы горения и взрыва, фото-, радиационно- и механически стимулированные процессы, плазмохимические превращения; - Разработка методов активного физического воздействия на химические превращения; - Изучение физико-химических закономерностей процессов переработки органического и минералогического сырья и продуктов на их основе.Работа проведена при поддержке гранта молодых ученых ТГГУ 2008.Целью работы является разработка новой технологии получения гексаферритов бария с W-, М- и Z-структурами на основе метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.Для достижения цели решались следующие задачи: 1. Осуществить самораспространяющийся высокотемпературный синтез в режиме фильтрационного горения в системах ВаСЬ- Fe-Fe203-CoO-ZnO-02, Ва02- Fe-Fe2O rCoO-Ti02-02, Ва02- Fe-Fe203- А1203-02 с целью получения гексаферритов бария; 2. Установить закономерности СВС-синтеза и влияние различных факторов (давления газа-реагента, начальной температуры процесса, пористости, величины теплопотерь, дисперсности и соотношения компонентов, степени разбавления состава конечным продуктом, приложение внешнего магнитного поля, введения в реакционную смесь генераторов кислорода и т.д.) на скорость и максимальную температуру горения, а также фазовый состав конечных продуктов; 3. Исследовать влияние предварительной механической активации реакционной смеси на закономерности СВС, структуру и фазовый состав конечных продуктов; 4. Исследовать влияние механической активации продукта СВС на фазовый состав и магнитные характеристики синтезируемых гексаферритов; 5. Исследовать влияние ферритизации продукта СВС на фазовый состав и структуру конечных продуктов; 6. Определить основные магнитные характеристики материала, полученного методом СВС с последующей ферритизацией и сравнить их со свойствами материалов, полученных по традиционной керамической технологии; 7. Исходя из полученных результатов разработать технологию получения сложных гексаферритов бария, основанную на самораспространяющемся высокотемпературном синтезе.Научная новизна 1. Установлены оптимальные условия проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в реакционных смесях, образующих гексагональные оксидные ферримагнетики с W-, М и Z-структурами; 2. Установлено, что при предварительной механической обработке реакционной смеси, содержащей порошки железа, пероксида бария, оксидов железа, кобальта, титана, алюминия в планетарной мельнице (60g), происходит активация компонентов, выражающаяся в изменении скорости и максимальной температуры горения, а также в увеличении содержания целевой фазы в продукте синтеза; 3. Установлено, что механическая активация СВС-продукта в планетарной мельнице (60g) способствует снижению температуры и продолжительности ферритизации, увеличению содержания целевых фаз в продукте синтеза, приводит к повышению однородности и улучшению магнитных характеристик получаемого материала; 4. Установлено, что продукты сгорания смесей содержащих порошки железа, пероксида бария, оксидов железа, кобальта, титана, алюминия после ферритизации и измельчения позволяют получить порошковые материалы с магнитными характеристиками отвечающим требованиям, предъявляемым к материалам для изготовления радиопоглощающих покрытий.Практическая ценность работы Предложены новые технологии получения сложных гексаферритов бария на основе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с предварительной механической активацией реакционной смеси либо продукта СВС и последующей ферритизацией. Данные технологии позволяют снизить энергетические и материальные затраты производства указанных материалов. Преимуществами технологий является уменьшение числа технологических операций, снижение длительности окончательного спекания и температуры выдержки.Фундаментальные магнитные свойства гексаферритов бария, полученных в режиме СВС с последующей ферритизацией, делают эти материалы весьма перспективными в качестве сырья для изготовления эффективных радиопоглощающих покрытий.Положения, выносимые на защиту 1. Положение об оптимальных условиях проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза гексаферритов системы МеО - ВаО - РегОз (где Me - Со, Zn, Al, Ti) в смесях, содержащих порошки пероксида бария, железа и оксидов кобальта, цинка, титана, алюминия и железа.2. Положение о влиянии предварительной механической активации реакционных смесей на закономерности синтеза, а также состав и структуру продуктов СВС.
3. Положение о влиянии механической активации продукта СВС на формирование состава, структуры и основных магнитных характеристик полученного материала.4. Положение о формировании фазового состава, кристаллической структуры и магнитных свойств полученных гексаферритов в зависимости от условий проведения СВС.
5. Новые способы получения порошков гексаферритов бария методами СВС с предварительной, либо последующей механической активацией и ферритизацией.Апробация работы Основные результаты диссертационной работы обсуждались на IV Всероссийской научной конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (ТГУ г. Томск, 2004), II Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (ТПУ г. Томск 2005), Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (ТПУ г.Томск, 2005), III Всероссийской научной конференции «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии» (ТНЦ СО РАН г. Томск 2006), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» (ТГУ г. Томск АПР-2006, АПР-2008), XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технология» (ТПУ г. Томск, 2007), XI Международной научно-практической конференции «Химия — XXI век: Новые технологии, новые продукты» (КГТУ г. Кемерово 2008), VIII International Symposium on Self-Propagating High - Temperature Synthesis (Quartu S. Elena, Italy, 2005), IX International Symposium on Self-propagating High-temperature Synthesis (Dijon, France 2007), а так же на научных семинарах Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН и кафедры технологии силикатов и наноматериалов ТПУ. Выступления на конференциях (АПР-2006 и АПР-2008 ) отмечены двумя дипломами второй и первой степени.Публикации по теме: Основные положения диссертации опубликованы в 15 печатных работах [1-15], в том числе 4 статьи в рецензируемых российских журналах, 1 патент РФ, материалы 10 докладов на Всероссийских и международных конференциях.Объем и структура диссертационной работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Общий объем диссертации 147 страниц, включая 47 рисунков, 18 таблиц и 140 библиографических наименований
