RU2556170C2 - Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле - Google Patents

Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле Download PDF

Info

Publication number
RU2556170C2
RU2556170C2 RU2013132183/02A RU2013132183A RU2556170C2 RU 2556170 C2 RU2556170 C2 RU 2556170C2 RU 2013132183/02 A RU2013132183/02 A RU 2013132183/02A RU 2013132183 A RU2013132183 A RU 2013132183A RU 2556170 C2 RU2556170 C2 RU 2556170C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
processing
treatment
frequency
Prior art date
Application number
RU2013132183/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013132183A (ru
Inventor
Фатима Христофоровна Чибирова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова"
Priority to RU2013132183/02A priority Critical patent/RU2556170C2/ru
Publication of RU2013132183A publication Critical patent/RU2013132183A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2556170C2 publication Critical patent/RU2556170C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам обработки металлов с использованием магнитных полей, и может быть использовано для обработки твердотельного порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле для модификации структурно-зависимых свойств этих материалов. Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле включает обработку порошкообразного оксида в слабом вращающемся магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия, при этом в процессе обработки осуществляют непрерывное изменение ориентации частиц порошкообразного оксида металла относительно вектора магнитной индукции путем перемешивания порошкообразного оксида. Перемешивание можно осуществлять механическим путем, газовыми потоками по схеме «кипящего слоя», вращающимися магнитными полями. Обработке подвергают магнитный и немагнитный оксид металла, причем обработку можно проводить в переменном неоднородном магнитном поле при частоте, близкой к частоте переменного магнитного поля. Изобретение позволяет обеспечить эффективность и равномерность обработки за счет постоянного изменения ориентации частиц порошкообразного материала относительно вектора магнитной индукции. 7 з.п. ф-лы, 1 пр., 16 табл., 2 ил.

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам обработки металлов с использованием магнитных полей, и может быть использовано, например, для обработки твердотельного порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле для модификации структурно-зависимых свойств этих материалов.
Обработка различных материалов в переменном магнитном поле, в том числе в переменном неоднородном магнитном поле, например во вращающемся магнитном поле, в импульсном магнитном поле и т.д., широко используется в металлургии, металлообработке, полупроводниковой технике и др. При этом характерной спецификой обладает воздействие слабого (<1 Тл) переменного магнитного поля.
В частности, известен способ магнитной обработки детали [1. Соколик Н.Л., Киричек А.В. Патент РФ №2082766, C21D 1/04, опубл. 27.06.1997], где воздействие на изделие осуществлялось высокочастотным переменным магнитным полем.
Известен способ импульсной магнитной обработки кремниевых подложек для осаждения тонких пленок методом пульверизации [2. М.Н. Левин, В.Н. Семенов, А.В. Наумов, Письма в ЖТФ, 2001, том 27, вып.7, 35-39], где обработка проводилась однополярными треугольными импульсами магнитного поля с амплитудой В=0,6 Тл.
Известен способ окисления кристаллов фосфида индия с предварительной магнитной обработкой [3. Г.В. Семенова и др. Конденсированные среды и межфазные границы, 2005, том 7, №2, 150-153], где воздействие осуществлялось серией треугольных импульсов с амплитудой В=0,3 Тл.
Известен способ активации поверхности полупроводников воздействием импульсного магнитного поля [4. М.Н. Левин и др. ЖТФ, 2003, том 73, вып.10, 85-87], где образцы подвергались воздействию импульсного магнитного поля с амплитудой В=0,4 Тл.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ [5. Ф.X. Чибирова, Журнал физической химии, 2008, том 82, №9, с.1-3], где применялось воздействие слабого (В=0,1 Тл) переменного магнитного поля на порошкообразные магнитные и немагнитные оксиды металлов, и было показано, что быстрые процессы перестройки дефектной структуры захватывают и объем, и поверхность кристалла.
Недостатком всех указанных способов, в том числе и прототипа, является то, что использование этих способов для магнитной обработки порошкообразного материала не обеспечивает надежной воспроизводимости результатов и эффективности обработки порошкообразного материала с силу случайного статического положения частиц порошкообразного материала относительно вектора индукции магнитного поля в зоне обработки.
Технической задачей изобретения является достижение эффективной и равномерной обработки порошкообразного магнитного и немагнитного материала в слабом переменном магнитном поле.
Данная задача решается тем, что обработку порошкообразного порошкообразного оксида металла проводят в переменном магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия и при этом осуществляют непрерывное изменение ориентации частиц порошкообразного материала относительно вектора магнитной индукции путем перемешивания обрабатываемого порошкообразного материала с частотой, близкой к частоте переменного магнитного поля.
Сущность предлагаемого решения состоит в том, что в процессе обработки порошкообразного оксида металла в слабом переменном магнитном поле эффективность и равномерность обработки достигается за счет постоянного изменения ориентации частиц порошкообразного материала относительно вектора магнитной индукции, что обеспечивает эффективность и равномерность обработки. Это обстоятельство особенно важно при использовании слабого магнитного поля и небольших времен обработки, т.к. при малых временах обработки (1-2 минуты) в порошковых материалах наблюдаются осцилляции временной зависимости магнитного эффекта, и только при больших временах обработки, начиная с 2-3 минут, эта зависимость выходит на стационарное значение магнитного эффекта.
Перемешивание порошкообразного материала в процессе обработки в переменном магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия осуществляют либо механическим путем, либо газовыми потоками по схеме «кипящего слоя», либо вращающимися магнитными полями.
Ниже приведены некоторые примеры реализации предлагаемого способа обработки порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия, подтверждающие промышленную применимость заявленного технического решения, которыми, однако, не ограничивается осуществление предложенного изобретения.
ПРИМЕРЫ.
Примерами, иллюстрирующими данный способ, является обработка в слабом вращающемся магнитном поле порошкообразных магнитных и немагнитных оксидов, а именно: оксидов железа - α-Fe2O3 (немагнитный (антиферромагнитный) материал) и γ-Fe2O3 (магнитный (ферромагнитный) материал).
Аналогичные результаты, свидетельствующие о повышении эффективности обработки в магнитном поле порошков при их перемешивании, были получены и на других магнитных и немагнитных порошках, таких как магнитная окись-закись железа Fe3O4 и немагнитные оксиды редких земель: оксид церия СеО3, оксид иттрия Y2O3, цирконат лантана La2Zr2O7.
Обработка осуществлялась во вращающемся магнитном поле с частотой ω, равной 21 Гц и 40 Гц, и с амплитудой В, равной 0,1 Тл и 0,05 Тл, в течение 3-х минут. Перемешивание порошка немагнитного оксида α-Fe2O3 осуществлялось тремя способами:
- механическим путем с помощью лабораторной мешалки (п.2)
- потоком газа (азота) по схеме «кипящего слоя» (п.3)
- вращающимся магнитным полем (п.4)
с добавлением мелкодисперсных магнитных никелевых Ni опилок в объемном соотношении оксид:Ni=20:1 для исключения эффектов механоактивации.
Перемешивание порошка магнитного оксида железа γ-Fe2O3 в процессе обработки во вращающемся магнитном поле осуществлялось вращающимся магнитным полем одновременно с магнитной обработкой порошка. Для осуществления магнитной обработки без перемешивания магнитного оксида γ-Fe2O3 вращающимся магнитным полем в рабочую зону установки помещалась закрытая ампула, плотно упакованная оксидом γ-Fe2O3 для предотвращения движения частиц порошка.
Критерием эффективности магнитной обработки являлось изменение площадей рентгеновских спектров образцов порошков оксидов α-Fe2O3 и γ-Fe2O3 до и после магнитной обработки, которое свидетельствует о перестройке дефектной структуры материала, т.е. об эффекте обработки в магнитном поле.
В таблицах 1-16 приведены данные по результатам магнитной обработки образцов порошков немагнитного оксида железа α-Fe2O3 (таблицы 1-12) и магнитного оксида железа γ-Fe2O3 (таблицы 13-16) с перемешиванием по п.2, 3, 4 и без перемешивания при прочих равных условиях.
Оксид железа α-Fe2O3, не обработанный в магнитном поле, имеет площадь рентгеновского спектра, равную (27±4) усл. ед.
Оксид железа γ-Fe2O3, не обработанный в магнитном поле, имеет площадь рентгеновского спектра, равную (43±4) усл. ед.
На фиг.1 и 2 показаны типичные рентгеновские спектры образцов немагнитного оксида железа α-Fe2O3 и магнитного оксида железа γ-Fe2O3, соответственно, до и после магнитной обработки в поле с частотой ω=20 Гц и амплитудой В=0,1 Тл в течение 3-х минут с перемешиванием и без перемешивания.
α-Fe2O3
Таблица 1
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №1
обработка в МП с перемешиванием по п.2
0.1 20 3 40±4
Образец №2
обработка в МП без перемешивания
0,1 20 3 31±4
Таблица 2
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №3
обработка в МП с перемешиванием по п.3
0.1 20 3 39±4
Образец №4
обработка в МП без перемешивания
0.1 20 3 29±4
Таблица 3
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №5
обработка в МП с перемешиванием по п.4
0.1 20 3 40±4
Образец №6
обработка в МП без перемешивания
0,1 20 3 32±4
Таблица 4
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №7
обработка в МП с перемешиванием по п.2
0.05 20 3 41±4
Образец №8
обработка в МП без перемешивания
0,05 20 3 31±4
Таблица 5
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №9
обработка в МП с перемешиванием по п.3
0.05 20 3 40±4
Образец №10
обработка в МП без перемешивания
0,05 20 3 32±4
Таблица 6
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №11
обработка в МП с перемешиванием поп.4
0,05 20 3 40±4
Образец №12
обработка в МП без перемешивания
0,05 20 3 33±4
Таблица 7
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №13
обработка в МП с перемешиванием по п.2
0.1 40 3 37±4
Образец №14
обработка в МП без перемешивания
0.1 40 3 30±4
Таблица 8
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №15
обработка в МП с перемешиванием поп.3
0,1 40 3 36±4
Образец №16
обработка в МП без перемешивания
0.1 40 3 29±4
Таблица 9
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №17
обработка в МП с перемешиванием по п.4
0.1 40 3 37±4
Образец №18
обработка в МП без перемешивания
0,1 40 3 30±4
Таблица 10
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №19
обработка в МП с перемешиванием поп.2
0,05 40 3 37±4
Образец №20
обработка в МП без перемешивания
0,05 40 3 29±4
Таблица 11
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №21
обработка в МП с перемешиванием по п.3
0.05 40 3 38±4
Образец №22 обработка в МП без перемешивания 0,05 40 3 30±4
Таблица 12
Образец α-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №23
обработка в МП с перемешиванием по п.4
0.05 40 3 39±4
Образец №24
обработка в МП без перемешивания
0.05 40 3 31±4
Таблица 13
Образец γ-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №1
обработка в МП с перемешиванием
0,1 20 3 77±4
Образец №2
обработка в МП без перемешивания
0,1 20 3 65±4
Таблица 14
Образец γ-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл.ед.
Образец №3
обработка в МП с перемешиванием
0.05 20 3 79±4
Образец №4
обработка в МП без перемешивания
0,05 20 3 68±4
Таблица 15
Образец γ-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №5
обработка в МП с перемешиванием
0.1 40 3 75±4
Образец №6
обработка в МП без перемешивания
0.1 40 3 65±4
Таблица 16
Образец γ-Fe2O3 Амплитуда магнитного поля В, Тл Частота магнитного поля ω, Гц Время магнитной обработки, мин Площадь рентгеновского спектра, усл. ед.
Образец №7
обработка в МП с перемешиванием
0,05 40 3 77±4
Образец №8
обработка в МП без перемешивания
0.05 40 3 66±4

Claims (8)

1. Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле, включающий обработку порошкообразного оксида в слабом вращающемся магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия, отличающийся тем, что в процессе обработки осуществляют непрерывное изменение ориентации частиц порошкообразного оксида металла относительно вектора магнитной индукции путем перемешивания порошкообразного оксида.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке подвергают магнитный оксид металла.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке подвергают немагнитный оксид металла.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку проводят в переменном неоднородном магнитном поле.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют механическим путем.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют газовыми потоками по схеме «кипящего слоя».
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют вращающимися магнитными полями.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют с частотой, близкой к частоте переменного магнитного поля.
RU2013132183/02A 2013-07-12 2013-07-12 Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле RU2556170C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132183/02A RU2556170C2 (ru) 2013-07-12 2013-07-12 Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132183/02A RU2556170C2 (ru) 2013-07-12 2013-07-12 Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013132183A RU2013132183A (ru) 2015-01-20
RU2556170C2 true RU2556170C2 (ru) 2015-07-10

Family

ID=53280723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013132183/02A RU2556170C2 (ru) 2013-07-12 2013-07-12 Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556170C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694446C2 (ru) * 2016-02-29 2019-07-15 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова") Способ синтеза наноструктурированных титан-оксидных пленок для солнечных элементов

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RO102432B1 (en) * 1988-12-29 1992-08-01 Process for preparing al-ni-co, sintered, metallic permanent magnets
RU2015857C1 (ru) * 1992-04-01 1994-07-15 Инженерный центр "Энергия" Способ изготовления порошкового текстурованного магнита
RU2022712C1 (ru) * 1991-05-12 1994-11-15 Институт проблем машиностроения АН Украины Способ получения покрытий из металлических порошков
US20120042993A1 (en) * 2010-08-23 2012-02-23 Babcock & Wilcox Technical Services Y-12, Llc Control of Microstructure in Soldered, Brazed, Welded, Plated, Cast or Vapor Deposited Manufactured Components

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RO102432B1 (en) * 1988-12-29 1992-08-01 Process for preparing al-ni-co, sintered, metallic permanent magnets
RU2022712C1 (ru) * 1991-05-12 1994-11-15 Институт проблем машиностроения АН Украины Способ получения покрытий из металлических порошков
RU2015857C1 (ru) * 1992-04-01 1994-07-15 Инженерный центр "Энергия" Способ изготовления порошкового текстурованного магнита
US20120042993A1 (en) * 2010-08-23 2012-02-23 Babcock & Wilcox Technical Services Y-12, Llc Control of Microstructure in Soldered, Brazed, Welded, Plated, Cast or Vapor Deposited Manufactured Components

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ф.Х. ЧИБИРОВА, Физическая химия, 2008, т. 82, N9, с.1-3. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694446C2 (ru) * 2016-02-29 2019-07-15 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова") Способ синтеза наноструктурированных титан-оксидных пленок для солнечных элементов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013132183A (ru) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Al-Agel et al. Structure and magnetic properties of diluted magnetic metal oxides based on Cu-doped CeO2 nanopowders
Lee et al. Size dependence of metal–insulator transition in stoichiometric Fe3O4 nanocrystals
Pineider et al. Spin-polarization transfer in colloidal magnetic-plasmonic Au/iron oxide hetero-nanocrystals
Thompson et al. Synthesis, structures, and magnetic properties of rare-earth cobalt arsenides, RCo2As2 (R= La, Ce, Pr, Nd)
Wang et al. Defects-induced room temperature ferromagnetism in ZnO nanorods grown from ε-Zn (OH) 2
Kageura et al. Effect of a radical exposure nitridation surface on the charge stability of shallow nitrogen-vacancy centers in diamond
Mitsuhashi et al. Hydrogen-bonding interactions and magnetic relaxation dynamics in tetracoordinated cobalt (II) single-ion magnets
Wu et al. Interface-induced enhancement of ferromagnetism in insulating LaMnO3 ultrathin films
Niyaifar et al. Correlation of structural distortion with magnetic properties of Pr-YIG system
RU2556170C2 (ru) Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле
Yang et al. Structural and magnetic properties of cobalt-doped ZnO thin films on sapphire (0 0 0 1) substrate deposited by pulsed laser deposition
Bansal et al. Extrinsic spin-orbit coupling induced enhanced spin pumping in few-layer MoS2/Py
Nawa et al. Orbital Arrangements and Magnetic Interactions in the Quasi-One-Dimensional Cuprates A CuMoO4 (OH)(A= Na, K)
Saraswati et al. High-efficiency plasma surface modification of graphite-encapsulated magnetic nanoparticles using a pulsed particle explosion technique
Zhang et al. Electronic structures, magnetic properties and half-metallicity in Heusler alloys Zr2IrZ (Zá= áAl, Ga, In)
Urcelay-Olabarria et al. X phase of MnWO 4
Nakatani et al. Iron-nitride magnetic fluids prepared by plasma CVD technique and their magnetic properties
Kantar Bilayer Ising system designed with half-integer spins: Magnetic hysteresis, compensation behaviors and phase diagrams
FR2508802A1 (fr) Procede d&#39;hyperthermie medicale utilisant une poudre magnetique par voie sanguine, et dispositif de mise en oeuvre de ce procede
Fezai et al. Thermodynamic properties of Landau levels in InSb two-dimensional electron gas
Botsch et al. All-Semiconducting Spin Filter Prepared by Low-Energy Proton Irradiation
Gu et al. Soft magnetic properties of amorphous Fe52Co34Hf7B6Cu1 alloy treated by pulsed magnetic field and annealing
Francisco et al. Structures and Phase Transitions of CePd3+ x Ga8-x: New Variants of the BaHg11 Structure Type
Shah et al. Copper ion implanted aluminum nitride dilute magnetic semiconductors (DMS) prepared by molecular beam epitaxy
Banks et al. Mössbauer Study of Perovskites of Composition SrFe1− x Cr x O3− y

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150713

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161027

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200713