Разработка неразрушающего метода контроля дефектности ферритовой керамики на основе температурных зависимостей начальной магнитной проницаемости

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………… 4
Глава 1 Анализ методов контроля дефектности ферритовой керамики,
основанных на измерении магнитных свойств материала ………………………….. 13
1.1 Ферриты: типы, виды и область применения …………………………………………… 13
1.2 Влияние дефектов структуры и механической нагрузки на
электромагнитные свойства ферритов ………………………………………………………….. 15
1.3 Обзор моделей процессов перемагничивания в поликристаллических
ферритах ……………………………………………………………………………………………………… 22
1.4 Методы оценки и контроля дефектности ферритовой керамики,
основанные на измерении магнитных свойств материала……………………………… 31
1.5 Состояние вопроса и задачи исследования ……………………………………………… 36
1.6 Выводы по Главе 1 …………………………………………………………………………………. 38
Глава 2 Методика проведения эксперимента ………………………………………………. 39
2.1 Методика подготовки образцов ферритовой керамики ……………………………. 39
2.2 Методика измерения комплексной магнитной проницаемости ………………… 40
2.3 Методика измерения температурных зависимостей начальной магнитной
проницаемости литий-титан-цинковой ферритовой керамики ………………………. 42
2.4 Методика измерения параметров петли гистерезиса ……………………………….. 46
2.5 Методика рентгенофазового анализа ………………………………………………………. 47
2.6 Выводы по Главе 2 …………………………………………………………………………………. 49
Глава 3 Разработка метода оценки дефектного состояния литий-титан-
цинковой ферритовой керамики с использованием температурных
зависимостей начальной магнитной проницаемости …………………………………… 50
3.1 Аналитическое описание температурного хода начальной магнитной
проницаемости …………………………………………………………………………………………….. 50
3.2 Вывод феноменологического выражения с явной зависимостью
начальной магнитной проницаемости от температуры …………………………………. 52
3.3 Зависимость формы кривой температурной зависимости начальной
магнитной проницаемости от параметров аналитического выражения ………….. 56
3.4 Методика математической обработки температурных зависимостей
начальной магнитной проницаемости ………………………………………………………….. 61
3.5 Выводы по Главе 3 …………………………………………………………………………………. 67
Глава 4 Экспериментальное апробирование метода оценки дефектного
состояния литий-титан-цинковой ферритовой керамики……………………………. 68
4.1 Исследование влияния режимов спекания на микроструктуру,
магнитные свойства и дефектность ферритовой керамики ……………………………. 68
4.2 Исследование влияния диамагнитной добавки оксида алюминия на
микроструктуру, магнитные свойства и дефектность ферритовой керамики …. 78
4.3 Исследование влияния внешней механической нагрузки на параметры
температурной зависимости начальной магнитной проницаемости и
дефектности ферритовой керамики ………………………………………………………………. 90
4.4 Сравнение методов контроля дефектности ферритовой керамики …………. 102
4.5 Выводы по Главе 4 ……………………………………………………………………………….. 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………… 108
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ………………………… 109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………………. 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ТПУ …………… 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ ИСПЫТАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ОБРАЗЦОВ ФЕРРИТОВОЙ КЕРАМИКИ ……………………………………………………… 128
ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТ ИСПЫТАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ОБРАЗЦОВ ФЕРРИТОВОЙ КЕРАМИКИ ……………………………………………………… 129

В результате проведенных в работе теоретических и экспериментальных
исследований, можно сделать следующие выводы:
1. В качестве индикатора совершенства структуры и уровня ее дефектного
состояния может быть предложена величина максимума зависимости μi(T).
2. Предложен способ измерения и методика математической обработки
температурных зависимостей начальной магнитной проницаемости литий-титан-
цинковой ферритовой керамики. Математическая обработка показала, что
уровень дефектов β/ является наиболее чувствительным параметром по
сравнению с другими параметрами феноменологического выражения для
определения величины немагнитных включений в ферритах.
3. Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния
температурно-временных режимов спекания, диамагнитных добавок и
механических нагрузок на физические и магнитные характеристики, а также
уровень дефектности литий-титан-цинковой ферритовой керамики.
4. Проведено сравнение разработанного метода с традиционными методами
измерения магнитных характеристик. Экспериментально показана высокая
чувствительность и эффективность предложенного в работе метода по
согласованным данным измерений параметров петли магнитного гистерезиса
образцов литий-титан-цинковой ферритовой керамики, а также их истинного
физического уширения рефлекса методом рентгенофазового анализа.
5. Основные результаты исследований отражены в 17 публикациях в
ведущих научных журналах и изданиях, из них 6 статьей в журналах 1-2 квартиля,
индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, 2 статьи в
рецензируемых изданиях из списка ВАК.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

НМП – начальная магнитная проницаемость;
ОКР – область когерентного рассеяния;
ПВС – поливиниловый спирт;
РФА – рентгенофазовый анализ;
СЭМ – сканирующая электронная микроскопия;
L – индуктивность;
Hc – коэрцитивная сила;
К1- кристаллографическая магнитная анизотропия;
s – константа магнитострикции;
 – величина упругих напряжений;
Ms – намагниченность насыщения;
N – величина размагничивающего фактора;
β/α – параметр аналитического выражения, определяющий уровень
дефектности ферритовой керамики;
ТСП – температура спекания;
tСП – время спекания;
δ – истинное физическое уширение;
D – средний размер зерна;
µi – начальная магнитная проницаемость;
µi(T) – температурная зависимость начальной магнитной проницаемости;
µimax – максимальное значение начальной магнитной проницаемости;
r – радиус включений