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!

    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

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