Реферат на тему магістерської роботи

• Вступ
• Огляд досліджень по темі в Україні
• Огляд досліджень по темі у світі
• Мета роботи
• Експериментально-методична частина
• Висновки
• Література

Вступ  ⇑

Магнітні матеріали, як метали, так і діелектрики широко використовуються в сучасній техніці: в енергетиці, системах зв'язку, лічильно-обчислювальних пристроях. Особливе місце займають ферити, які завдяки своєму великому електричному опору можуть використовуватися на дуже високих частотах. Ферритові сердечники і антени в радіо-і телевізійної апаратури, магнітні стрічки для магнітофонного запису, різні прилади НВЧ діапазону, що запам'ятовують і логічні пристрої в ЕОМ - от короткий перелік вживань магнітних діелектриків, без яких важко уявити собі існування багатьох галузей сучасної техніки [1]. У промисловості ферити стали використовуватися близько півстоліття тому, вони були розроблені як альтернатива металевим магнітів [2]. Оскільки забезпечують зниження втрат енергії на перемагнічування, зменшення вихрових струмів і пов'язаних з ними електромагнітних втрат.

Ферит - магнітні напівпровідники зі структурою іонних кристалів, утворені на основі хімічної сполуки окису заліза Fe ₂ O ₃ c оксидами інших металів [3]. Існує безліч елементів, які при введенні до складу змінюють процеси ферітообразованія, спікання і рекристалізації. Феррити, по суті, є типовими сполуками змінного складу, який в загальному випадку можна виразити формулою AB ₂ O ₄ ± γ, де А, В - будь-які ферітообразующіе елементи. Особливо великий науковий інтерес представляють магнітно-м'які ферити.

Марганець-цинкові ферити використовуються замість застосовувалися раніше нікель-цинкових, тому що відрізняються більш кращими електромагнітними властивостями і частотними характеристиками. Порівняння магнітних властивостей цих феритів з однаковою початковій магнітною проникністю показує, що в області частот до 2 МГц марганець-цинкові ферити мають суттєво менший відносний тангенс кута втрат, що пояснюється дуже малими втратами в них на гістерезис [2]. Важливою перевагою високопроникних марганець-цинкових феритів є підвищена індукція насичення і вища температура Кюрі [4].

Рис.1 – Зміна орієнтації доменів в фериті

Безумовно, властивості феритів істотно залежать від змісту входять до складу основних компонентів, але при цьому істотний внесок вносять і умови їх отримання. Розглядаючи ферити, як фази змінного складу слід зазначити, що формування структурно чутливих властивостей у великій мірі залежить від вмісту в них O ₂ , формуючого дефектний стан. Склад фериту по кисню можна забезпечити зміною умов випалу, виходячи зі співвідношення Р (O ₂ )-T .

Обзор исследований по теме в Украине  ⇑

Анализ литературы, а также поиск в Интернете показал, что подобные теме исследования проводились в Украине во второй половине 20 века. В девяностых годах темпы исследования ферритов снизились[5]. Те же, что проводились, не касались изучения влияния состава на свойства марганец-цинковых ферритов в условиях спекания в вакуумных печах с поддержанием изоконцентрационного режима по кислороду[6]. А именно это является наиболее актуальным для современных производителей ферритов в Украине.

Связано это со сложностью поддержания равновесного режима спекания в печах, а также с все возрастающими требованиями к качеству продукции. На сегодняшний день «потребитель» запрашивает качественное улучшение электрофизических свойств магнитомягких ферритов.

Огляд досліджень по темі в Україні  ⇑

Дослідження феритів у світі, після піку шістдесятих - сімдесятих років минулого століття, значно скоротилися і поновилися на початку цього [7]. На жаль, збільшення кількості досліджень в області магнітних діелектриків на основі оксидів заліза забезпечується лише окремими фірмами, що спеціалізуються на даній продукції.

Сьогоднішніми лідерами в країнах СНД є саме зарубіжні компанії [8]. До 2008 року в пострадянських країнах домінуюче положення зайняли силові ферритові матеріали фірми Epcos (Німеччина), обсяг споживання яких, вітчизняною промисловістю, значно перевищує обсяг поставок всіх інших разом узятих зарубіжних виробників.

Також популярна продукція таких фірм, як Ferroxcube (Нідерланди), Cosmo (Індія), Samwha (Корея), Yeng-Tat (Тайвань), Acme (Тайвань). Єдине, на сьогоднішній день, українське підприємство здатне скласти їм конкуренцію на ринку ближнього зарубіжжя є "Феррокерам" (м. Біла Церква, Київська обл.).

Українські ферритові заводи продовжують займати вагому нішу на вітчизняному ринку, проте поступово здають свої позиції зарубіжним виробникам. Слід зазначити, що матеріал М2500НМС1, що випускається заводом "Феррокерам", не поступається по більшості своїх характеристик матеріалу N87 Epcosо [8]. Але вироби з нього значно програють у ціні через високу собівартість, пов'язаної з невеликими, порівняно із зарубіжними конкурентами, обсягами виробництва. Так сумарний обсяг виробництва всіх магнитомягких феритових матеріалів на території СНД по тоннажу становить менше 3% від обсягу виробництва фірми Epcos.

У результаті навіть традиційні типи сердечників, які в основному формували вітчизняний ринок, поступово витісняються їх імпортними аналогами. Тільки за останні два роки на ринку з'явилися, наприклад, повні аналоги вітчизняних типорозмірів Ш4 × 4, Ш4 × 8, Ш6 × 6, Ш10 × 10.

Рис.2 – Ш-образні ферити

Рис.3 – Феритові кільця

Рис.4 – Кристалічна структура феритів-шпинелей: а - схематичне зображення елементарної комірки шпінельної структури, розділеної на 8 октантів; б-розташування іонів в суміжних Октант осередку; білі кружки - аніони О₂ -, що утворюють остов решітки, чорні - катіони в октаедричних і тетраедричних позиціях, по-катіон у тетраєдраїческому оточенні; р-катіон у октаедричних оточенні.

Мета роботи  ⇑

Метою роботи є дослідження впливу складу по основних компонентах марганець-цинкового фериту марки 2500НМС-2 і умов випалу на формування структурно-чутливих властивостей.

Експериментально-методична частина  ⇑

Робота передбачає отримання феритових матеріалів марки 2500НМС-2. Вибір матеріалу 2500НМС-2, обумовлений масштабним виробництвом і великим попитом на цього фериту [9]. Отримання досліджуваних зразків здійснювалося за керамічною технологією методом твердофазної взаємодії оксидів і карбонатів металів, що входять у формулу.

Різний зміст оксиду заліза закладалося на стадії при-готування шихти при постійному співвідношенні МnО /ZnО = 2,675. Концентраційний інтервал по Fе ₂ O ₃ становив 48-56,5 мовляв.% через 0,5 мол.% між точками проведення експериментів. Випал феритових зразків проводили у вакуумній установці за рівноважним ізоконцентратам γ = 10 * 10 ^-3 та γ = 1 * 10 ^-3 Р (O ₂ )-T-фазової діаграми і за режимами, моделюючим стандартні вакуумні програми охолоджування V і IX.

При зміні вмісту оксиду заліза у складі встановлено, що його збільшення призводить до ефектів, які спостерігаються при зниженні кисневої нестехіометрії. Процес розчинення надлишку оксиду заліза в марганець-цинковій фериті при стехіометричному співвідношенні Fe/(Zn + Mn)=2:1, без урахування катіонних розподілів за підгратка A і B можна виразити таким рівнянням:



з якого видно, що зміна вмісту кисню в фериті пов'язано як з безпосередньою кисневої нестехіометрії γ, так і зі змістом надлишкового оксиду заліза ν. Обидва параметра - γ і ν - входять до стехіометричний індекс при кисні. Зростання вмісту надлишкового оксиду заліза ν може бути компенсовано зниженням параметра кисневої нестехіометрії γ. Фізико-хімічна природа цієї аналогії пов'язана з протилежним характером впливу величин γ і ν на утримання магнетиту в шпінельних твердому розчині [10]. Залежності таких властивостей, як магнітна проникність і магнітні втрати, пояснені зміною змісту магнетиту, позитивна магнітострикція якого компенсує негативну Магнітострикція «стехіометричного» по оксиду заліза фериту. Зміст магнетиту зростає із збільшенням надмірного вмісту оксиду заліза ν і зниженням ступеня окислення γ. Звідси випливає, що вплив збільшення оксиду заліза може приводити до ефектів, аналогічних тим, які спостерігаються при зниженні γ.

Висновки  ⇑

1. Показано, що процес газо-термічної обробки оказує істотний вплив на формування структурно-чутливих властивостей.
2. Встановлено, що електромагнітні властивості залежать як від кисневої нестехіометрії, формує дефектності матеріалу, так і від вмісту оксиду заліза у складі.
3. Результати досліджень можуть бути використані для оптимізації складу феритів на діючих виробництвах.

Література  ⇑

1. Поляков А.А. Технология керамических радиоэлектронных материалов – М.: Радио и связь, 1989г. – 200с.: ил.
2. Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. - М.: Металлургия, 1979. - 470с.
3. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.Н., Граник В.А. Физико-химические основы термообработки ферритов, - Издательство московского университета, 1973г. - 205с.
4. Третьяков Ю.Д., Метлин Ю.Г. Керамика – материал будущего. – М.: Металлургия, 1987г.
5. Прилипко Ю. С. Функциональная керамика. Оптимизация технологии: Монография. - Донецк: Норд-Пресс, 2007. - 492 с.
6. Шольц Н.Н., Пискарев К.А. Ферриты для радиочастот, - М.: Энергия, 1966г. – 260с.
7. Свиридов В.В., Адамович Т.И., Кунцевич Н.И., Лобанок А.Д. Особенности образования феррита цинка в системе совместно осажденных гидроксидов Zn(OH)2-Fe(OH)3 – Физические свойства ферритов. Мн.: Наука и техника, 1967 – 395с.
8. Физико-химические основы получения твердофазных материалов электронной техники [Електроний ресурс]. - Режим доступу:URL
9. Новосадова Е.Б., Дригибка Я.Г., Пашкова Е.В. и др. Поли- и монокристаллические марганец-цинковые ферритовые материалы – Марганецсодержащие ферриты: Синтез и физико-химические свойства. М.: Наука, 1986 – 180с.
10. Свиридов В.В., Белозерский Г.Н., Байков М.В. и др. Исследование процесса образования ферритов из совместно осажденных гидроксидов методом ЯГР – Кинетика и катализ. 1974 – 960с.