Лабораторная работа № 5 влияние режима диффузионного обжига на фазовый состав и свойства Mn-Zn-ферритов

1. Цель работы

Научить методике измерения удельной намагниченности ферритов и установлению связи между удельной намагниченностью, фазовым составом и свойствами Mn-Zn-ферритов.

2. Теоретическое введение

Mn-Zn-ферриты получили широкое распространение в аппаратуре связи и вещания, работающей в диапазоне частот от звуковых до 1 МГц. По сравнению сNi-Zn-ферритами преимуществаMn-Zn-ферритов заключаются в возможности получения более высокой магнитной проницаемости_н– до 50000 Гс/Э (благодаря более высокой намагниченности), низких потерь на гистерезис в слабых полях_г, малого температурного коэффициента проницаемости_.

Таблица 1 – Сравнительные характеристики ферритов марок 2000НН и 2000НМ

Марка феррита	нач, Гс/Э	макс, Гс/Э	(20-70)		, Ом*см	, С	d, г/см3	f, Мггц
2000НМ	2000	3500	-24,5	0,17	50	200	4,6	< 1
2000НН	2000	7000	39	1,1	103	70	5,0	> 1

К недостаткамMn-Zn-ферритов следует отнести относительно высокие диэлектрические потери, ограничивающие частотный диапазон их применения, наличие двух катионов переменной валентности (MnиFe), склонность к старению, а также летучестьZnи возможность перераспределения его по подрешеткам при изменении скорости охлаждения, что существенно усложняет технологический процесс их получения.

Структурная формула Mn-Zn-ферритов имеет вид:

При увеличении содержания Znдо х=0,5 магнитный момент феррошпинели (и соответственно М_sи_н) возрастают. Приx>0,5 магнитный момент уменьшается из-за возрастания В-В-взаимодействия.

Величину магнитной проницаемости можно оценить по формуле , гдеM_s– намагниченность насыщения, Н_А– поле анизотропии (Н_Азависит от внутренних напряжений, пористости К₁,). Согласно Неелю суммарный магнитный момент феррошпинели. Согласно Смиту и Вейну удельная намагниченность насыщения феррошпинелей, гдеM– молекулярная масса.

Измерив удельную намагниченность и вычислив теоретическое значениедля заданного химического состава, можно оценить процент ферритообразования при диффузионном обжиге, а также степень распада шпинели, т.е. судить о фазовом составе феррошпинели. Так, процент ферритообразования.

На рисунке 1 показана зависимость от температуры дляMn-Zn-ферритов. ЗависимостьMn-Zn-феррита имеет два или несколько максимумов. Возрастаниевблизи Т_кобъясняется эффектом Гопкинсона (резким уменьшением К₁ивблизи температуры Кюри). Появление дополнительного максимума связано с переходом К₁через ноль. Положение этого максимума определяется соотношениемMn²⁺иFe³⁺, т.е. составом.

Рисунок 1 – Зависимость от температуры для Mn-Zn-феррита

Для получения Mn-Zn-ферритов с высокими значенияминеобходимо выполнение следующих условий:

1. В спеченном образце должно сохраняться определенное соотношение между содержанием Mn²⁺,Fe³⁺иFe²⁺.

2. Количество примесей в сырых материалах должно быть минимальным (<0,01 масс.%).

3. Режим спекания должен обеспечивать получение плотности не менее 95 % от теоретического значения.