Magnetycznie twarde kompozyty otrzymywane przez dewitryfikację szkieł BaO-Fe2O3-B2O3

• Autorzy: Kaszuwara W. , Witkowski A. , Leonowicz M. , Wróblewski R. , Pawlik P.

Warianty tytułu

EN

Hard magnetic composites processed by devitrification of BaO-Fe2O3-B2O3 glasses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera wyniki badań, których celem było otrzymanie magnetycznie twardych kompozytów funkcjonalnych zawierających wydzielenia fazy BaFe12O19 w niemagnetycznej osnowie ceramicznej i określenie ich właściwości magnetycznych. Materiał otrzymywano z mieszaniny proszków BaCO3 i Fe2O3 z dodatkiem tlenku B2O3, który przy odpowiednich warunkach chłodzenia pozwala na uzyskanie materiału w postaci amorficznej. Mieszanina składników wyjściowych, o składzie 4BaOFe2O3(1 lub 2)B2O3, była wstępnie wyżarzana, a następnie uzyskany materiał topiono i odlewano metodą "suction casting", uzyskując próbki w kształcie walca o średnicy 2 mm. Materiały bezpośrednio po odlewaniu zawierały fazę amorficzną z wydzieleniami Fe2O3 o kształcie zależnym od zawartości B2O3. Dyfrakcyjna analiza fazowa wykazała, że w czasie chłodzenia materiału o mniejszej zawartości tlenku szkłotwórczego (4BaOFe2O3B2O3) w fazie amorficznej zachodzą procesy wydzieleniowe. Właściwości magnetyczne obu materiałów są w tym stanie bardzo słabe (wyższą koercję wykazuje materiał o mniejszej zawartości B203). Temperatura dewitrytikacji otrzymanych szkieł wpływa silnie na ich właściwości magnetyczne. Wpływ ten zależy od zawartości tlenku szkłotwórczego. Przy mniejszej zawartości B203 koercja i remanencja rosną wraz ze wzrostem temperatury aż do osiągnięcia wartości maksymalnych (w temperaturze 900--950°C). Dla składu 4BaOFe2O32B2O3 właściwości polepszały sif w całym badanym zakresie temperatur (do 1100°C). Po dewitryfikacji w temperaturze 950°C materiał ten posiadał koercję ponad 3-krotnie, a remanencję ponad 2,5-krotnie większą niż materiał o składzie 4BaOFe2O3B2O3. W obu badanych materiałach istniała faza magnetycznie twarda BaFe12O19. Przy większej zawartości B203 stwierdzono również obecność fazy Fe2O3. Poziom właściwości materiału 4BaOFe2O32B2O3 umożliwia jego techniczne zastosowanie.

EN

Hard magnetic composites containing barium ferrite precipitates in a ceramic (noil magnetic) matrix were investigated. The materials were obtained from basic compounds: BaCO3 and Fe2O3 with addition of B2O3. Mixtures of powders having nominal compositions 4BaOFe2O3B2O3 and 4BaOFe2O32B2O3 were annealed at 1000°C for 24 h in air atmosphere. The annealing products were melted and rapidly solidified by suction casting. A cylindrical die, with 2 mm diameter, was used. The samples were in a form of rods, tubes and tubes with a core. The X-ray analysis revealed that the materials contained Fe2O3 precipitates in an amorphous matrix (Fig. 1). The amount of the B2O3 affected the shape of the precipitates (Fig. 3). The magnetic properties of the as-cast samples were very poor (Figs. 6, 7 and Tab. 2). The hard magnetic composites were obtained by devitrification of the amorphous phase. The devitrification temperature affected the magnetic properties of the materials in a very small extend (Figs. 8, 9). The highest values of the remanence and coercivity were obtained for the 4BaOFe2O3B2C3 samples after annealing at temperatures in the range 900-950°C and for the 4BaOFe2O32B2O3 specimens annealed at 1100°C, respectively. The both materials contained the BaFe12O19 hard magnetic phase after devitrification (Fig. 1), however in 4BaOFe2O32B2O3 samples the Fe2O3 phase was also found. This fact suggests that large part of the BaO reacted with B203, however some free Fe2O3 also remain. On the other hand a higher content of the non magnetic ceramic matrix, from BaO-B2O3 system, forms a magnetic insulating layer between the hard magnetic grains. As a result the coercivity of the 4BaOFe2O32B2O3 was much higher than those for the 4BaOFe2O3B2O3 system (Tab. 2).

Słowa kluczowe

PL

materiał magnetycznie twardy; ferryt baru; dewitryfikacja; szkło

EN

hard magnetic material; barium ferrite; glass; devitrification

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 1
• Strony: 45--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

autor

Witkowski A.

autor

Leonowicz M.

autor

Wróblewski R.

autor

Pawlik P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Centrum Doskonałości NanoCentre, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa; Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częst,

Bibliografia

• [1] Bercoff P.O., Bertorello H.R., High-energy ball milling of Ba-hexaferrite/Fe magnetic composite, J. Magn. Magn. Mat. 1998, 187, 169.
• [2] Masafumi Koike, Osami Abe, Redox synthesis of magnetite powder under mixing-grinding of metallic iron hydrated iron oxide, Sol. St. Ionics 2004, 172, 217.
• [3] Zaitsew D.D., Kazin P.E., Tret'yakow Yu.D., Jansen M., Phase Formation in the SrO-B2O3-Fe2O3 System, Rus. J. Inorgan. Chem. 2003, 11, 1717.
• [4] D.D. Zaitsew, Kazin P.E., Tret'yakow Yu.D., Jansen M., Phase Relations in the SrO-Bi2O3-Fe2O3 System, Inorgan. Mater. 2003, 12, 1319.
• [5] Sato H., Liquidus Surface and Izothermal Section Diagram at 1073 K in the SrO-Fe2O3-(0~50 mol %)B2O3 Pseudo-Ternary System, Mater. Trans., JIM 1996, 11, 1672.
• [6] Zaitsew D.D., Kazin P.E., Garshew A.V., Tret'yakow Yu.D., Jansen M., Syntesis and Magnetic Properties of SrO-Fe2O3-B2O3 Glass-Ceramics, Inorgan. Mater. 2004, 8, 881.
• [7] Zaitsew D.D., Kazin P.E., Tret'yakow Yu.D., Syntesis of SrFe12O19 based nanocomposites from the bismuth-boron-oxide glasses, Join European Magnetic Symposia, Drezno, Niemcy, 05-10.09.2004, materiały konferencyjne, 51.
• [8] Sato H., Umeda T., Gram Growth of Strontium Ferrite Crystallized from Amorphous Phases, Mater. Trans., JIM 1993, 1,76.
• [9] Rozlescu E., Rozlescu L., Popa P.D., Rozlescu N., BaFe12O19 fine crystals dispersed in a glassy matrix: magnetic and structural properties, Mater. Sci. Eng. A 2004, 375-377, 1269-1272.
• [10] Rozlescu N., Rozlescu L., Craus N.L., Rozlescu E., Magnetic glass-ceramic containing fine ferrite crystals, J. Magn. Magn. Mat. 1999, 196-197, 463-464.