mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2013-3-54-59mateltech-79Research ArticleФизические свойства и методы исследованияPHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDYИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ, ИНДУЦИРОВАННЫХ СЛАБЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ В ПОРОШКАХ ЖЕЛЕЗАINVESTIGATION OF EFFECTS INDUCED BY WEAK MAGNETIC FIELDS IN IRON POWDERSСкрылеваЕ. А.SkrylevaE. A.

ведущий инженер, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4

easkryleva@gmail.comТабачковаН. Ю.TabachkovaN. Yu.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

ntabachkova@gmail.comЩербачевК. Д.ScherbachevK. D.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

chterb@mail.ruВороноваМ. И.VoronovaM. I.

 Марина Игоревна — научный сотрудник, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4. 

mvoron@bk.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology «MISIS»Russian Federation201315032015035459Copyright © Скрылева Е.А., Табачкова Н.Ю., Щербачев К.Д., Воронова М.И., 20152015Скрылева Е.А., Табачкова Н.Ю., Щербачев К.Д., Воронова М.И.Skryleva E.A., Tabachkova N.Y., Scherbachev K.D., Voronova M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/79

Проведены исследования влияния обработки в магнитном поле на структуру и химический состав порошков восстановленного железа. Использованы методы просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, проведены измерения скорости коррозии. Показано, что обработка порошков в установке переменного магнитного поля при напряженности магнитного поля 0,1 Тл и частоте 21 Гц не привела к каким−либо изменениям в структуре и фазовом составе. Форма частиц порошка восстановленного железа сферическая, средний диаметр составляет 2—3 мкм, частицы покрыты аморфной оболочкой. В результате исследования химического состава поверхности частиц установлено, что оболочка представляет собой слой образовавшегося на воздухе естественного оксида/гидроксида трехвалентного железа. Разработана методика определения толщины оксидной оболочки для сферических частиц по отношению интенсивностей фотоэлектронных линий железа с нулевой валентностью и окисленного железа. Показано, что в образцах, обработанных в магнитном поле, толщина оболочки на 10—20 % меньше, чем в необработанном порошке. Обнаружено, что магнитная обработка существенно уменьшает скорость окисления порошков в агрессивной среде: чем больше время обработки, тем меньше скорость коррозии.

The effect of magnetic field treatment on the structure and chemical composition of reduced iron powders has been studied. The methods of transmission electron microscopy, X−ray diffraction and X−ray photoelectron spectroscopy have been used, and corrosion rate has been measured. We show that the processing of powders in an installation having an alternating magnetic field of 0.1 T and a frequency of 21 Hz does not result in any changes to the structure and phase composition. Reduced iron powder particles are spherical; the average diameter is of 2−3 microns, the particles being covered with an amorphous shell. Surface chemical composition studies have shown the shell to be a layer of natural ferric oxide/hydroxide forming in air. A method has been developed for determining the thickness of the oxide shell covering the spherical particles based on the relation of photoelectron lines intensities of the zero−valent and oxidized iron. We show that the shell thickness in magnetic field treated specimens is by 10−20% less than that in untreated powder. Corrosion rate measurements in a corrosive environment have shown that magnetic treatment significantly reduces the oxidation rate of the powders: the more the processing time, the lower the corrosion rate.

порошки железаобработка в магнитном полеструктурные характеристикихимический составоксидная оболочкаiron powdersmagnetic field treatmentstructural parameterschemical compositionoxide coatingРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (государственный контракт № 14.513.11.0006)ReferencesAl’shic, V. I. Magnitoplasticheskii effekt: osnovnye svoistva i fizicheskie mehanizmy / V. I. Al’shic, E. V. Darinskaya, M. V. Koldaeva, E. A. Petrzhik // Kristallografiya. − 2003. − T. 48, N 5. − P. 838—867.Al’shic, V. I. Magnitoplasticheskii effekt: osnovnye svoistva i fizicheskie mehanizmy / V. I. Al’shic, E. V. Darinskaya, M. V. Koldaeva, E. A. Petrzhik // Kristallografiya. − 2003. − T. 48, N 5. − P. 838—867.Golovin, Yu. I. Magnitoplastichnost’ tverdyh tel / Yu. I. Golovin. − M. : Mashinostroenie−1, 2003. − 107 p. 3. Morgunov R. B. Spinovaya mikromehanika v fizike plastichnosti / R. B. Morgunov //UFN. − 2004. − T. 174, N 2. − P. 131—153.Golovin, Yu. I. Magnitoplastichnost’ tverdyh tel / Yu. I. Golovin. − M. : Mashinostroenie−1, 2003. − 107 p. 3. Morgunov R. B. Spinovaya mikromehanika v fizike plastichnosti / R. B. Morgunov //UFN. − 2004. − T. 174, N 2. − P. 131—153.Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na plastichnost’, foto− i elektrolyuminescenciyu monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, M. V. Badylevich, S. Z. Shmurak // PZhETF. − 2004. − T. 69, vyp. 2 − P. 114—118.Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na plastichnost’, foto− i elektrolyuminescenciyu monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, M. V. Badylevich, S. Z. Shmurak // PZhETF. − 2004. − T. 69, vyp. 2 − P. 114—118.Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na intensivnost’ elektrolyuminescencii monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, S. Z. Shmurak // FTT. − 1999. − T. 41, N 11. − P. 1944—1947.Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na intensivnost’ elektrolyuminescencii monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, S. Z. Shmurak // FTT. − 1999. − T. 41, N 11. − P. 1944—1947.Koplak, O. V. Magnitomehanicheskii effekt v pripoverhnostnyh sloyah kremniya Cz−Si /O. V. Koplak, A. I. Dmitriev, R. B. Morgunov // FTT. − 2012. − T. 54, Iss. 7. − P. 1350—1355.Koplak, O. V. Magnitomehanicheskii effekt v pripoverhnostnyh sloyah kremniya Cz−Si /O. V. Koplak, A. I. Dmitriev, R. B. Morgunov // FTT. − 2012. − T. 54, Iss. 7. − P. 1350—1355.Makara, V. A. Vliyanie slabogo magnitnogo polya na mikromehanicheskie i elektrofizicheskie harakteristiki kremniya dlya solnechnoi energetiki / V. A. Makara, O. A. Korotchenkov, L. P. Steblenko, A. A. Podolyan, D. V. Kalinichenko // FTP. − 2013. − T. 47, Iss. 5. − P. 652—657.Makara, V. A. Vliyanie slabogo magnitnogo polya na mikromehanicheskie i elektrofizicheskie harakteristiki kremniya dlya solnechnoi energetiki / V. A. Makara, O. A. Korotchenkov, L. P. Steblenko, A. A. Podolyan, D. V. Kalinichenko // FTP. − 2013. − T. 47, Iss. 5. − P. 652—657.Lee, J. D. Magnetic field effects on the surface morphology of Mn−oxide / J. D. Lee, H. S. Kim, S. Y. Jeong, K. H. Kim, J. J. Lee, B. Y. Ahn, S. I. Kim // J. Korean Phys. Soc. − 2007. − V. 51, N 3. − P. 1109—1112.Lee, J. D. Magnetic field effects on the surface morphology of Mn−oxide / J. D. Lee, H. S. Kim, S. Y. Jeong, K. H. Kim, J. J. Lee, B. Y. Ahn, S. I. Kim // J. Korean Phys. Soc. − 2007. − V. 51, N 3. − P. 1109—1112.Kim, J.−S. The effect of an applied magnetic field on the (111) texture of a NiFe layer for perpendicular magnetic recording media / J.−S. Kim, S.−H. Na, S.−K. Lim // J. Korean Phys. Soc. − 2012. − V. 61, N 1. − P. 93—96.Kim, J.−S. The effect of an applied magnetic field on the (111) texture of a NiFe layer for perpendicular magnetic recording media / J.−S. Kim, S.−H. Na, S.−K. Lim // J. Korean Phys. Soc. − 2012. − V. 61, N 1. − P. 93—96.Chibirova, F. Kh. Magnetic effects in Co3−Xo4 defect films from the data of emission Mössbauer spectroscopy / F. Kh. Chibirova // Phys. solid state. − 2001. − V. 43, N 7. − P. 1291—1298.Chibirova, F. Kh. Magnetic effects in Co3−Xo4 defect films from the data of emission Mössbauer spectroscopy / F. Kh. Chibirova // Phys. solid state. − 2001. − V. 43, N 7. − P. 1291—1298.Chibirova, F. H. Osobennosti perestroiki defektnoi struktury magnetita v vihrevom magnitnom pole po dannym messbauerovskoi spektroskopii / F. H. Chibirova // ZhFH. − 2008. − T. 82, N 9. − P. 1—3.Chibirova, F. H. Osobennosti perestroiki defektnoi struktury magnetita v vihrevom magnitnom pole po dannym messbauerovskoi spektroskopii / F. H. Chibirova // ZhFH. − 2008. − T. 82, N 9. − P. 1—3.Grosvenor, A. P. Investigation of multiplet splitting of Fe 2p XPS spectra and bonding in iron compounds / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, M. C. Biesinger, N. S. McIntyre // Surf. Interface Anal. − 2004. − V. 36. − P. 1564—1574.Grosvenor, A. P. Investigation of multiplet splitting of Fe 2p XPS spectra and bonding in iron compounds / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, M. C. Biesinger, N. S. McIntyre // Surf. Interface Anal. − 2004. − V. 36. − P. 1564—1574.Grosvenor, A. P. Studies of the oxidation of iron by water vapour using X−ray photoelectron spectroscopy and QUASES / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, N. S. McIntyre // Surf. Sci. − 2004. − V. 572. − P. 217—227.Grosvenor, A. P. Studies of the oxidation of iron by water vapour using X−ray photoelectron spectroscopy and QUASES / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, N. S. McIntyre // Surf. Sci. − 2004. − V. 572. − P. 217—227.Stervoedov, A. N. Osobennosti primeneniya rentgenovskoi fotoelektronnoi spektroskopii dlya opredeleniya tolshiny ul’tratonkih plenok / A. N. Stervoedov, V. M. Beresnev, N. V. Sergeeva // FIP FIP PSE. − 2010. − T. 8, N 1. − P. 88—92.Stervoedov, A. N. Osobennosti primeneniya rentgenovskoi fotoelektronnoi spektroskopii dlya opredeleniya tolshiny ul’tratonkih plenok / A. N. Stervoedov, V. M. Beresnev, N. V. Sergeeva // FIP FIP PSE. − 2010. − T. 8, N 1. − P. 88—92.Mohai, M. Calculation of overlayer thickness on curved surfaces based on XPS intensities / M. Mohai, I. Bertoti / Surf. Interface Anal. − 2004. − V. 36. − P. 805—808.Mohai, M. Calculation of overlayer thickness on curved surfaces based on XPS intensities / M. Mohai, I. Bertoti / Surf. Interface Anal. − 2004. − V. 36. − P. 805—808.Tanuma, S. Calculations of electron inelastic mean free paths for 31 materials / S. Tanuma, C. J. Powell, D. R. Penn // Ibid. − 1988. − V. 11. − P. 577—589.Tanuma, S. Calculations of electron inelastic mean free paths for 31 materials / S. Tanuma, C. J. Powell, D. R. Penn // Ibid. − 1988. − V. 11. − P. 577—589.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.