ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ ФЕРРИТОВ С ВЫСОКИМИ ЗНАЧЕНИЯМИ КОНСТАНТЫ МАГНИТОСТРИКЦИИ
CHARGE FOR PRODUCING MAGNETOSTRICTIVE FERRITES WITH HIGH CONSTANTS OF MAGNETOSTRICTION

Изобретение относится к технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов, в частности к процессам порошковой металлургии, а именно к созданию магнитострикционных ферритовых керамических материалов.
Известна шихта (авторское свидетельство СССР N 25847), используемая для изготовления ферритовых сердечников, которая имеет следующий состав, мас.%: закись никеля - 25,0-35,0; закись кобальта - 0,1-10,0; закись меди - 0,1-10,0; окись свинца - 0,5-3,0; двуокись кремния - 0,2-1,0; борный ангидрит - 0,1-0,5; окись железа - остальное. Недостатком изделий на ее основе является недостаточная величина константы магнитострикции, ограничивающая область их применения.
1,2
0,4
1,4
4
Известен также ферритовый материал литий-титановой системы LiFеTiО, содержащий, мас.%: карбонат лития - 33,53; окись железа -24,16; двуокись титана - 42,31. Температура точки Кюри данного материала равна -148°С (125 К), что позволяет использовать его лишь в малом диапазоне рабочих температур, т.к. при более высоких температурах он парамагнитен.
-6
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является магнитострикционный ферритовый материал, имеющий следующий состав, мас.%: окись никеля - 30,89; окись цинка - 0,35; окись железа - 68,76. Константа магнитострикции ферритовых сердечников на основе данного материала составляет 25×10, диапазон рабочих температур от 0 до 500°С. Недостатком прототипа является невозможность его использования при магнитных полях малой напряженности (до 1000 Э) (JP 55-009431 А, МПК H01F 1/34, 23.01.1980, реферат).
Целью изобретения является получение магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, используемых при магнитных полях малой напряженности в широких диапазонах температур.
a
b
c
d
e
f
g
h
x
y
z
4
Технический результат достигается использованием шихты, имеющей состав LiMgCoCuNiZnGaAlTiMnFeO, причем а может принимать значения от 0 до 0.56, b может принимать значения от 0 до 1, с может принимать значения от 0 до 0.8, d может принимать значения от 0 до 1, е может принимать значения от 0 до 1, f может принимать значения от 0 до 0.22, g может принимать значения от 0 до 1, h может принимать значения от 0 до 0.35, х может принимать значения от 0 до 0.56, у может принимать значения от 0 до 1.11, z может принимать значения от 1.1 до 3.
Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции может содержать, масс.%:
Окись лития
0-3.61
Окись магния
0-20.15
Окись кобальта
0-25.44
Окись меди
0-33.25
Окись никеля
0-31.87
Окись цинка
0-8.89
Окись галлия
0-52.39
Окись алюминия
0-9.25
Двуокись титана
0-4.86
Окись марганца
0-3 8.01
Окись железа
44.63-96.39.
Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции изготавливается по обычной оксидной технологии путем смешения оксидов в соотношении мас.% согласно таблице 1. Смешение оксидов и первый помол проводятся в шаровой мельнице в течение четырех часов. Стадию ферритизации проводят при температуре 1000°С в течение 4 часов. Второй помол проводят в шаровой мельнице в течение 10 часов. В качестве связки используется раствор поливинилового спирта, который вводится в количестве 3%.
Дополнительное введение сульфата аммония в количестве 5% по массе порошка позволяет создать шихту с неупорядоченной кристаллической решеткой, что приводит к активации поверхности (Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.Ф. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. - 1979, - 471 с.), а следовательно, спекаемости, что, в свою очередь, обеспечивает улучшение всех технологических свойств готовых изделий и снижение числа бракованных изделий.
Изделия, изготовленные из шихты для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, можно охлаждать от температуры синтеза до 100°C в постоянном магнитном поле. Исходя из того, что в поликристаллических ферритах существуют направления трудного и легкого намагничивания, причем магнитострикция по различным направлениям намагничивания имеет разные знаки (Смит Я., Вейн X. Ферриты. - 1962, - 223 с.), охлаждая изделие в магнитном поле, и тем самым формируя магнитную текстуру образца, можно увеличить константу магнитострикции для области сильных магнитных полей. Кроме того, взаимодействие внешнего магнитного поля с магнитным полем намагниченного образца может приводить к сложным механическим деформациям. Например, при взаимодействии продольно намагниченного образца с перпендикулярным полем магнита возникает деформация кручения.
Пример
2
3
-6
Шихта для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции, содержащая, мас.%: NiO - 30,74; ZnO - 0,49; FеО - 69,04. Изделие на основе данной шихты характеризуется значением константы магнитострикции, равной 28,5×10, и диапазоном рабочих температур от 0 до 570°С.
-6
Изделия, полученные на основе рассматриваемой шихты, отличаются значением магнитострикции, превышающим 26×10, рабочими температурами от -70 до 600°С, а также характеризуются более высокой нагрузочной способностью.
Изделия на основе шихты для получения магнитострикционных ферритов с высокими значениями константы магнитострикции могут применяться в мощных системах ультразвуковой очистки и металлообработки, аппаратах для сваривания полимеров, приборах технического обслуживания ГЭС и ТЭЦ а также в сверхчувствительных приемниках звука, механизмах микро- и наноперемещений для наукоемкого технологического, научного и медицинского оборудования, нажимных устройствах, клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов, бесконтактных датчиках уровня, системах механической модуляции, лазерной технике, оптике, дефектоскопии.