Stronsiyum hekzaferrit mıknatısların yerli selestit cevheri ve tufal kullanarak üretimi ve özelliklerinin geliştirilmesi
Manufacturing of strontium hexaferrite magnets and improving of their properties by using domestic celestit ore and mill scale
Yazar: KÜRŞAT İÇİN
Danışman: PROF. DR. SULTAN ÖZTÜRK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Selestit = Celestite ; Seramik mıknatıs = Ceramic magnet ; Stronsiyum heksaferrit = Strontium hexaferrite ; Sürekli mıknatıslar = Permanent magnets ; Sürekli mıknatıslı senkron motorlar = Permanent magnet synchronous motors

Özet:
Bu çalışmada, selestit cevheri, amonyum karbonat ve tufal kullanarak mekanokimyasal sentezleme yöntemiyle stronsiyum hekzaferrit kalıcı mıknatıslar üretilmiştir. Bu mıknatısların üretimde kritik öneme sahip stokiyometrik oran (SrSO4:(NH4)2CO3:Fe2O3=1:2:5,5-1:2-6,6), mekanokimyasal sentezleme süresi (2-64 sa.), tavlama (850-1000 °C; 0,5, 1 ve 2 sa.) ve sinterleme koşullarıyla (900-1100 °C; 1, 2 ve 3 sa.) birlikte ikame elementlerin türü ve oranı (SrFe12-xMxO19 (M=Al, Cr, Mn; x=0,1, 0,3 ve 0,5)) elementlerinin yapısal ve manyetik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Stronsiyum hekzaferrit tozu üretiminde optimum üretim koşulları SrSO4:(NH4)2CO3:Fe2O3 stokiyometrik oran 1:2:6, sentezleme süresi 16 saat, tavlama sıcaklığı 975 °C, tavlama süresi 1 sa. olarak belirlenmiştir. Bu proses parametrelerinde üretilen stronsiyum hekzaferrit tozlarının en yüksek (BH)maks değeri 5,77 MGOe olarak bulunmuştur. Üretilen stronsiyum hekzaferrit tozlar için en uygun sinterleme ve sıcaklığı 1100 °C ve sinter süresi 1 saat olarak belirlenmiştir. Bu sinter koşulları için sinterlenmiş mıknatıs 5,118 g/cm3 yoğunluğa ve 5,18 MGOe (BH)maks değerine sahiptir. SrFe12 xMxO19 tozları için en yüksek (BH)maks değeri 7,49 MGOe olarak SrFe11,5Cr0,5O19 tozlarında elde edilmiştir. Bu tozların sinterlenmesiyle (BH)maks 7,12 MGOe olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this study, strontium hexaferrite permanent magnets were produced by mechanochemical synthesis method using celestite ore, ammonium carbonate and mill scale. The effects of stoichiometric ratio (SrSO4:(NH4)2CO3:Fe2O3=1:2:5.5-1:2-6.6), mechanochemical synthesis time (2-64 h), annealing conditions (850- 1000 ° C; 0.5, 1 and 2 hours) and the type and ratio of substitution elements (SrFe12-xMxO19 (M=Al, Cr, Mn; x=0.1, 0.3 and 0.5)) and sintering conditions (900-1100 ° C; 1, 2 and 3 h) on the structural and magnetic properties were investigated. The optimum production conditions for strontium hexaferride powder production were determined as the stoichiometric ratio of 1:2:6, synthesis time of 16 h, annealing temperature of 975 °C, annealing time of 1 h. The highest (BH)max value of produced strontium hexaferrite powders was found to be (BH)max of 5.77 MGOe for these process parameters. The suitable sintering temperature and time of the produced strontium hexaferrite powders were determined as 1100 °C and sintering time as 1 hour. The sintered magnet has a density of 5.118 g/cm3 and a (BH)max value of 5.18 MGOe. The highest (BH)max value of the powders produced by using substitute elements instead of Fe was obtained as 7.49 MGOe in SrFe11.5Cr0.5O19 powders. The (BH)max. value of 7.12 MGOe was found in sintered SrFe11.5Cr0.5O19 magnet.