На сегодняшний день в промышленности магнитных материалов важное место занимают гексаферриты благодаря своей высокой химической и термической стабильности [1]. Гексаферрит бария используется в качестве материала при изготовлении запоминающих устройств [2]. В настоящее время BaFe12O19 применяют в различных микроволновых исследованиях из-за возможности изменять его структурные и магнитные свойства путем легирования [3,4]. В частности, настраиваемые резонаторы и изоляторы были разработаны с использованием пленок из гексаферритовых материалов.
При изучении возможности синтеза чистых или замещенным гексаферритовых материалов до настоящего времени был разработан ряд методов. Наиболее часто используемыми являются золь-гелевый гидротермический метод, метод автосгорания, механическая активация [3], метод механического легирования и керамический метод. Кроме этого, существует ряд методов выращивания таких кристаллов, например, твердотельное монокристаллическое выращивание, потоковое выращивание и технологии с плавающей зоной.
При конструировании реальных электронных устройств важными характеристиками являются тепловое расширение и температура Кюри BaFe12O19 [3]. Тепловое расширение зависит от кристаллографических направлений и может быть исследовано только с использованием монокристалла.
Монокристаллы гексаферрита бария-свинца выращивают из оксидов свинца и железа, а также карбоната бария по методу затравки. Смесь в стехиометрическом соотношении: компоненты гексаферрита бария и оксида свинца в виде флюса измельчали в агатном растворе и заливали в 30 мл платиновый тигель. Тигель помещали в печь, оборудованную резистивным нагревателем. Для гомогенизации расплава печь необходимо поддерживать на уровне 1260°C в течение 3 часов, затем охладить до 900°С и только после этого отключить печь. Выращенные кристаллы отделяют от затвердевшего расплава путем выщелачивания в горячей азотной кислоте [3].
В качестве объектов исследования были выбраны три образца: BaFe12O19, Ba0,9Pb0,1Fe12O19 и Ba0,3Pb0,7Fe12O19.
Температуры Кюри для этих образцов измеряли с помощью дифференциального сканирования калориметра (ДСК). Температура Кюри является характеристикой фазового перехода второго рода. Ферромагнитные и парамагнитные модификации образцов имеют различные теплоемкости. Пик кривой ДСК соответствует этому переходу. Поэтому измерения ДСК достаточны для определения температуры Кюри. Результаты измерений представлены на рис.1.
Рисунок 1 Кривые ДСК для исследуемых образцов BaFe12O19, Ba0,9Pb0,1Fe12O19 и Ba0,3Pb0,7Fe12O19.
Таблица 1[1]
Температура Кюри для исследуемых образцов
BaFe12O19, Ba0,9Pb0,1Fe12O19 и Ba0,3Pb0,7Fe12O19.
Формула |
ТК°С |
BaFe12O19 |
457 |
Ba0,9Pb0,1Fe12O19 |
435 |
Ba0,3Pb0,7Fe12O19 |
446 |
При этом в монокристаллах происходит анизотропия теплового расширения. Возможно, возникновение сложной кривой расширения вдоль осей объясняется магнитным разупорядочением вблизи температуры Кюри.
Список литературы
-
- Pullar R.C. Hexagonal ferrites: A review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics / R.C. Pullar // Progress in Materials Science. – 2012. – № 57. – p. 1191-1334
- V.V. Pankov, Modified aerosol synthesis for nanoscale hexaferrite particles preparation, Mater. Sci. Engineering. – A224 (1997). – p. 101-106.
- Винник, Д.А. Получение монокристаллов гексаферрита бария свинца из раствора / Д.А. Винник // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2016. – Т. 16, №1. – С. 7-12.