Изменение свойств ферритовых порошков при механической активации в планетарной мельнице типа АГО

Яруллина, Анна Рафаэльевна Отделение контроля и диагностики (ОКД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Работа посвящена исследованию влияния механической активации исходных реагентов в планетарной мельнице на структурные свойства и реакционную способность ферритовых образцов. Для оценки влияния механической активации были использованы такие методы как рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, лазерная дифракция, метод БЭТ и термический анализ. В результате исследования было определено, что механоактивация смеси проводит к диспергированию частиц, их вторичной агрегации и уплотнению, а также к повышению реакционной способности, при этом состав смесей остается неизменным и никаких реакций в результате механической активации не происходит.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 18
1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………….. 20
1.1 Ферриты ……………………………………………………………………………………………… 20
1.2 Механическая активация ……………………………………………………………………… 22
1.3 Лазерная дифракция ……………………………………………………………………………. 28
1.4 Сканирующая электронная микроскопия……………………………………………… 29
1.5 Метод Брюнера, Эммета и Теллера………………………………………………………. 32
1.6 Термический анализ…………………………………………………………………………….. 34
1.6.1 Термогравиметрический анализ ……………………………………………………… 35
1.6.2 Дифференциальная сканирующая калориметрия…………………………….. 35
1.6.3 Синхронный термический анализ …………………………………………………… 36
1.6.4 Дилатометрический анализ …………………………………………………………….. 36
1.7 Рентгенофазовый анализ ……………………………………………………………………… 37
2 Объект и методы исследования …………………………………………………………………. 40
2.1 Объект исследования …………………………………………………………………………… 40
2.2 Методы исследования………………………………………………………………………….. 43
3 Экспериментальные исследования …………………………………………………………….. 56
3.1 Рентгенофазовый анализ ……………………………………………………………………… 56
3.2 Исследование микроструктуры методом сканирующей электронной
микроскопии …………………………………………………………………………………………….. 58
3.3 Исследование среднего размера частиц порошка методом лазерной
дифракцией и методом Брюнера, Эммета, Тейлера ……………………………………. 65
3.4 Термический анализ…………………………………………………………………………….. 73
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 79
4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………………… 79
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 79
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………….. 79
4.1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 81
4.2 Планирование управления научно-исследовательского проекта …………… 85
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………….. 85
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 86
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования …………………. 87
4.2.4 Бюджет научно-технического исследования …………………………………… 90
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 99
5.1 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 99
5.1.1 Анализ выявленных вредных факторов, возникающих при
приготовлении смеси исходных реагентов литий-замещенных ферритов. 102
5.1.2 Анализ выявленных опасных факторов возникающих при
приготовлении смеси исходных реагентов литий-замещенных ферритов. 108
5.2 Экологическая безопасность………………………………………………………………. 109
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 110
5.4 Правовые и организационные мероприятия обеспечения безопасности . 112
5.4.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………. 112
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………. 112
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 114
Список публикаций студента ……………………………………………………………………… 117
Список использованных источников ………………………………………………………….. 118
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 125

Поскольку ферриты обладают таким уникальным сочетанием свойств,
как высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические
свойства, то их использование в радиоэлектронике как материала для
различных сердечников и СВЧ-устройств непрерывно растет [1; 2].
В особенности для СВЧ-устройств важнейшим материалом на всем
историческом этапе их производства являются литиевые ферриты, обладающие
шпинельной структурой, ввиду того что для таких ферритов свойственны
высокие значения температуры Кюри, низкие СВЧ-потери и высокие значения
коэффициента прямоугольности петли гистерезиса, благодаря малой
магнитострикции [2; 3].
Для того чтобы улучшить электромагнитные параметры таких ферритов
применяют легирование литиевых ферритов ионами цинка, титана, меди,
кальция, натрия и прочими [4, с. 105]. Например, легирование цинком
способствует увеличению значения намагниченности насыщения, а
легирование ионами титана позволяет использовать такие ферриты для
изготовления СВЧ-устройств для работы в миллиметровом диапазоне, что
связано с тем, что такие ферриты обладают пониженным значением
намагниченности насыщения в миллиметровом диапазоне [2].
Выбор ферритового материала для СВЧ-устройств является важнейшим
этапом, поскольку необходимо подобрать не только феррит отвечающим
нужным электромагнитным параметрам, но и с подходящими структурными
свойствами, что в первую очередь подразумевает под собой достаточную
гомогенность порошкообразного ферритового сырья [3]. Связано это с тем, что
на свойства конечного устройства оказывают влияние не только
электромагнитные параметры феррита, но и его структура. Для того чтобы
достичь необходимой структуры применяют дополнительные технологичные
операции. Одной из таких операций является механическая активация, которая
обширно используется в связи с ее относительной простотой и доступностью.
После проведения механоактивации необходимо тщательно проконтролировать
ее влияние на структурные свойства и реакционную способность ферритовой
смеси.
Из всего вышеизложенного следует то, что данная магистерская
диссертация является актуальной как в научном, так и в прикладном характере,
поскольку в ней устанавливаются основные закономерности изменения
структурных свойств и реакционной способности ферритовых порошковых
реагентов в результате механического воздействия измельчением в
планетарной мельнице.
Целью данной магистерской диссертации является исследование
влияния механической активации исходных реагентов в планетарной мельнице
на структурные свойства и реакционную способность ферритовых образцов.
Задачами данной магистерской диссертации являются анализ фазового
состава, исследование микроструктуры, определение среднего размера частиц,
а также оценка реакционной способности.
В данной магистерской диссертации при анализе влияния механической
активации на структурные свойства и реакционную способность смесей
исходных реагентов литий-замещенных ферритов были использованы такие
методы как рентгенофазовый и термический анализ, сканирующая электронная
микроскопия, лазерная дифракция, метод Брюнера, Эммета и Теллера.
Объектом диссертационных исследований являются смеси исходных
реагентов литий-цинкового и литий-титанового феррита.
Предметом диссертационных исследований является влияние
механической активации на свойства ферритовых порошков.
Апробация работы заключалась в обсуждении основных положений
магистерской диссертации на отчетах по НИРМ в 2016-2017 годах, отчете по
преддипломной практике, а также конференциях, представленных в списке
публикаций студента (№1-4).
1 Обзор литературы

При разработке магистерской диссертации была проанализирована
литература по ферритам, механической активации, а также по методам,
позволяющим оценить структурные свойства и реакционную способность
ферритовых порошков.
В ходе выполнения работы было проведено исследование влияния
механической активации в планетарной мельнице на структурные свойства и
реакционную способность смесей исходных реагентов литий-замещенных
ферритов. Микроструктура смесей была исследована методом сканирующей
электронной микроскопии, средний размер частиц был получен при помощи
метода лазерной дифракции и метода Брюнера, Эммета, Тейлера, реакционная
способность смесей оценивалась при помощи термического анализа, а фазовый
состав был определен при помощи рентгенофазового анализа.
Рентгенофазовый анализ позволил определить, что состав исходных
смесей литий-замещенных ферритов сохраняется и реакций в процессе
механической активации не происходит. Но при этом происходит уменьшение
кристаллических фаз, изменение размеров кристаллитов и искажения решеток
по причине соударения и истирания в процессе механической активации.
По микрофотографиям смесей исходных реагентов литий-замещенных
ферритов было определено, что в результате механической активации
происходит увеличение среднего размера агломератов с 10 до 13 мкм и их
уплотнение по сравнению с агломератами немеханоактивированных смесей.
Также было отмечено, что в результате механической активации частицы
карбоната лития измельчились и равномерно распределились по всей шихте,
что привело к тому, что диффузия между оксидом железа и карбонатом лития
стала происходить быстрее.
Методом лазерной дифракции было определено, что у смеси исходных
реагентов литий-цинкового феррита после механической активации
увеличилось количество мелкодисперсных частиц в диапазоне от 0.5 до 5 мкм,
а для смеси исходных реагентов литий-титанового феррита от 1 до 5 мкм.
Однако при этом наблюдалось увеличение крупнодисперсных частиц в
диапазоне от 50 до 100 мкм, что связано с образованием агломератов в
результате механической активации.
Методом БЭТ было определено, что величина удельной поверхности
смесей литий-замещенных ферритов увеличивается после механической
активации, что обусловлено увеличением дефектности частиц и уменьшением
их размера, что было подтверждено расчетами.
Также был проведен термический анализ смесей исходных реагентов
литий-цинкового феррита, как до МА, так и после, заключающийся в
измерении термогравиметрических (ТГ/ДТГ) и калориметрической кривой
(ДСК) в одной системе и дилатометрических кривых.
По ТГ-кривой исходной смеси было определено, что при температуре
приблизительно равной 500 С происходит весовой спад, а для
механоактивированной – при 350 С. Уменьшение массы связано с тем, что
взаимодействие оксида железа с карбонатом лития сопровождается выделением
углекислого газа. Также по ТГ-кривой исходной смеси было определено
скачкообразное изменение веса при температуре приблизительно
равной 730 С, связанное с тем что карбонат лития не успел прореагировать с
оксидом железа, и стал плавиться, поскольку температура пика соответствует
температуре его плавления. Из чего следует, что механическая активация смеси
исходных реагентов литий-цинкового феррита приводит к повышению
скорости образования литиевых ферритов.
По дилатограммам было определено, что основное уплотнение образцов
из исходной смеси реагентов литий-цинкового феррита приходится на
неизотермическую стадию нагрева (730 – 1100 °С). А для образцов из
механоактивированной смеси значительное уплотнение начинает происходить
при температуре приблизительно равной 950 °С. В результате спекания
образцов из исходной смеси относительная усадка получилась приблизительно
равной 0.12, а для образцов из механоактивированной смеси – 0.75. Также по
расчетам было определено, что плотность образцов из механоактивированной
смеси больше по сравнению с образцами из исходной смеси.
Исходя из всего вышеперечисленного, был сделан вывод, что
механоактивация смеси проводит к диспергированию частиц, их вторичной
агрегации и уплотнению, а также к повышению реакционной способности, при
этом состав смесей остается неизменным и никаких реакций в результате
механической активации не происходит.
Список публикаций студента

1. Яруллина А.Р. Исследование влияния механической активации
исходных реагентов на дисперсность ферритовых порошков / А.Р. Яруллина,
Е.Н. Лысенко // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного
приборостроения. – 2016. – Т. 16. – № 3. – С. 112-115.
2. Яруллина А.Р. Микроструктурный анализ прекурсоров для получения
литиевых ферритов / А.Р. Яруллина, Е.Н. Лысенко // Sibtest 2017: Сборник
тезисов Всероссийской молодежной научной школы по инновациям в
неразрушающем контроле SibTest. – 2017. – C. 47-48.
3. Яруллина А.Р. Микроструктурный анализ механоактивированной
смеси Fe2O3 – TiO2 – Li2CO3 для получения литиевых ферритов / А.Р. Яруллина,
Е.В. Николаев, Е.Н. Лысенко// Фундаментальные проблемы радиоэлектронного
приборостроения. – 2017. – Т. 17. – № 2. – С. 286-289.
4. Яруллина А.Р. Исследование методом БЭТ влияния механической
активации прекурсоров на дисперсность порошков литий-цинкового феррита /
А.Р. Яруллина // Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле:
взгляд в будущее: сборник научных трудов V Международной конференции
школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых. – Томск: ТПУ – 2016 –
Т. 1 – C. 248-251.
5. Shevelev S.A. Influence of metallic additives on manganese ferrites
sintering / S.A. Shevelev, P.A. Luchnikov, A.R. Yarullina // IOP Conf. Series:
Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 289 – 012016, 5 р. –
doi:10.1088/1757-899X/289/1/012016

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Разработка системы контроля параметров газоподачи в процессе добычи нефтепродуктов
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Магнитный контроль параметров ферромагнитных объектов методом высших гармоник
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка СВЧ плазмотрона для конверсии природного газа
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка проекта лаборатории технической томографии
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Дифракционный метод контроля диаметра протяженных изделий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Моментный двигатель с ленточной намоткой
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка системы цифровой радиографии проводов для воздушных линий электропередач
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)