Получение ферритовой керамики BaFe(11,9–х)Mn0,1TixO19 методом твердофазной реакции

Ксения Петровна Павлова, Владимир Евгеньевич Живулин, Иброхими Ашурали Солизода, Александр Юрьевич Пунда, Андрей Юрьевич Стариков, Дарья Петровна Шерстюк, Денис Александрович Винник

Аннотация


Гексаферрит бария – один из таких материалов, который нашел применение в области электроники, энергетики. Важны его особые магнитные свойства: высокая коэрцитивная сила, магнитная проницаемость и т. д. В последнее время к блочной структуре этого материала проявлен большой интерес со стороны научного сообщества, что выражено в высокой публикационной активности. Однако до сих пор не представлен исчерпывающий обзор структуры и свойств замещённого марганцем и титаном гексаферрита бария. Именно эти легирующие элементы, согласно теоретическим обоснованиям, должны в значительной мере модифицировать кристаллическую решётку и свойства исследуемого объекта. В данной работе объектом исследования являются ферритные материалы со структурой магнетоплюмбита. Целью исследования является получение замещённого феррита состава BaFe(11,9–x)Mn0,1TixO19, где x = 0,1; 0,5 и 1. В ходе исследования была отработана технология получения исследуемого вещества методом твердофазного синтеза. Показано, что оптимальная температура синтеза составляет 1400 °С при выдержке 5 часов. Контроль химического состава осуществляли с помощью сканирующей электронной микроскопии с функцией микроанализа. Также было определено, что полученные керамические образцы имеют большое количество микропор, средний размер которых лежит в диапазоне 5–50 мкм. Оценка параметров элементарной ячейки синтезируемого вещества проведена с помощью рент-геноструктурного анализа. Выявлена немонотонность изменения параметров элементарной ячейки. Установлена корреляция в изменении температуры Кюри с увеличением концентрации легирующих элементов методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Ключевые слова


гексаферрит бария; замещение железа титаном и марганцем; керамика; твердофазный синтез

Полный текст:

PDF

Литература


Кристаллическая структура, магнитные и микроволновые свойства твердых растворов BaFe12−xGaxO19 (0.1 ≤ x ≤ 1.2) / А.В. Труханов, С.В. Труханов, В.А. Турченко и др. // Физика твердого тела. – 2016. T. 58, вып. 9. – С. 1733–1738.

Electromagnetic and Microwave Absorption Properties of BaMgxCo1−xTiFe10O19 / J. Chen, P. Meng, M.Wang et al. / J. Alloys Compd. – 2016. – vol. 679. – pp. 335–340. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.04.001.

Устинов, А. Ферритовые материалы для устройств СВЧ-электроники. Основные критерии выбора / А. Устинов, В. Кочемасов, Е. Хасьянова // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2015. – № 8. – С. 86–92.

Твердофазный синтез частично замещенного титаном гексаферрита бария BaFe12–xTixO19 / Д.А. Винник, Д.С. Клыгач, А.С. Чернуха и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2017. – Т. 17, № 3. – С. 28–33. DOI: 10.14529/met170304.

Мультиферроидные свойства и структурные особенности Al-замещенных гексаферритов бария M-типа / А.В. Труханов, С.В. Труханов, В.Г. Костишин и др. // Физика твердого тела. – 2017. – Т. 59, № 4. – С. 721–729.

AC Susceptibility and Hyperfine Interactions of Mg-Ca Ions Co-Substituted BaFe12O19 Nanohexaferrites / M.A. Almessiere, Y. Slimani, H.Güngüneş et al. // Ceram. Int. – 2019. – Vol. 45, iss. 8. – P. 10048–10055. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.02.050

Influence of Zn Substitution on Structural, Microstructural and Dielectric Properties of Nanocrystalline Nickel Ferrites / S. Sharma, K. Verma, U. Chaubey et al. // Mater. Sci. Eng. B–Adv. – 2010. – Vol. 167, iss. 3. – P. 187–192. DOI: 10.1016/j.mseb.2010.02.015.

Control of Electromagnetic Properties in Substituted M-Type Hexagonal Ferrites / A.V. Trukhanov, V.G. Kostishyn, L.V. Panina et al. // J. Alloys Compd., 2018, vol. 754. pp. 247–256. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.150.

Electronic Structure and Multiferroic Properties of (Y, Mn)-Doped Barium Hexaferrite Com-pounds / P.D. Thang, N.H. Tiep, T.A. Ho, et al. // J. Alloys Compd. – 2021. – Vol. 867. – No. 158794. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158794

Винник, Д.А. Получение монокристаллов BaFe10,5Mn1,5O19 из раствора / Д.А. Винник, И. Захарчук, Э. Ляхдеранта // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 28–33. DOI: 10.14529/met160204.

Magnetic Properties and Mössbauer Spectroscopy of Cu-Mn Substituted BaFe12O19 Hexaferrites / A. Baykal, H. Güngüneş, H. Sözeric, et al. // Ceram. Int. – 2017. – Vol. 43, iss. 17. – P. 15486–15492. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.08.096.

Synthesis and Properties of Barium Ferrite Nano-Powders by Chemical Co-Precipitation Method / S.L. Hu, J. Liu, H.Y. Yu, Z.W. Liu // J. Magn. Magn. Mater., 2019. – Vol. 473. – P. 79–84. DOI:10.1016/j.jmmm.2018.10.044.

Influence of Titanium Substitution on Structure, Magnetic and Electric Properties of Barium Hexaferrites BaFe12−xTixO19 / D.A. Vinnik, V.E. Zhivulin, A.Yu. Starikov et al. // J. Magn. Magn. Mater., 2020. – Vol. 498. – No. 166117. DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.166117.

Hydrothermal Synthesis of Pure BaFe12O19 Hexaferrite Nanoplatelets Under High Alkaline System / L. Zhao, X. Lv, Y.Wei, et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2013. – Vol. 332. – P. 44–47. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.11.056.

Синтез и структура керамики бизамещенного гексаферрита M-типа BaFe(11,5–x)Ti0,5AlxO19 / И.A. Солизода, В.Е. Живулин, Д.П. Шерстюк и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». – 2020. – Т. 12, № 4. – С. 110–119. DOI: 10.14529/chem200408.

Mn-Doped (Ba, Y)Fe12O19 Hexaferrites: Crystal Structure and Oxidation States of Mn and Fe / P.D. Thang, T.A. Ho, N.T. Dang et al. // Curr. Appl. Phys. – 2020. – Vol. 20, iss. 11. – P. 1263–1267. DOI: 10.1016/j.cap.2020.08.018.

Bsoul, I. Structural and Magnetic Properties BaFe12−2xTixRuxO19 / I. Bsoul, S.H. Mahmood, Abdel-Fatah Lehlooh // J. Alloys Compd. – 2010. – Vol. 498, iss. 2. – P. 157–161. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.03.142.

Microwave Properties of Aluminum-Substituted Barium Hexaferrite BaFe12-xAlxO19 Ceramics in the Frequency Range of 32–50 GHz / M.G. Vakhitov, D.S. Klygach, D.A. Vinnik et al. // J. Alloys Compd. – 2020. – Vol. 816. – No. 152682. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152682.

Влияние ионов Mn2+ на магнитную микроструктуру гексаферритов / Ш.Ш. Башкиров, А.Б. Либерман, А.А. Валиуллин // Физика твердого тела. – 2000. – T. 42, вып. 1. – C. 76–80.

Microstructural and Magnetic Properties of Ti2+-Mn4+ Substituted Barium Hexaferrite / M. Manawan, A. Manaf, B. Soegijono, et al. // Adv. Mater. Res. – 2014. – Vol. 896. – P. 401–405. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.896.401

Sözeri, H. Magnetic, Dielectric and Microwave Properties of M–Ti Substituted Barium Hexaferrites (M=Mn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+) / H. Sözeri, H. Deligöz, H. Kavas, A. Baykal // Ceram. Int. – 2014. –Vol. 40, iss. 6. – P. 8645–8657. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.01.082

Wong-Ng W, McMurdie H, Paretzkin B, Hubbard C, Dragoo A. JCPDS card No. 39-1471. NBS (USA), ICDD Grant-in Aid. 1988

Shannon, R.D., Prewitt, C.T. Effective Ionic Radii in Oxides and Fluorides // Acta Cryst. B. – 1969. –Vol. 25. – P. 925–946.

In Situ Generated Dense Shellengaged Ostwald Ripening: A Facile Controlled-Preparation for BaFe12O19 Hierarchical Hollow Fiber Arrays / Mou F.-Z., Guan J.-G., Sun Z.-G. et al. // J. Solid State Chem. – 2010. – Vol. 183. – P. 736–743.

Watanabe, K. Growth of Minute Barium Ferrite Single Crystals from a Na2O-B2O3 Flux System / K. Watanabe // J. Cryst. Growth. – 1996. – Vol. 169. – P. 509–518.

Synthesis, Structure and Properties of Barium and Barium Lead Hexaferrite / S.A. Gudkova, D.A. Vinnik, V.E. Zhivulin et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2019. – Vol. 470. – P. 101–104. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.11.114


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.