Особенности кристаллической структуры и текстуры изотропных и анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов BaFe12O19, полученных методом радиационно-термического спекания

Методами рентгеновской дифракции и рентгенофазового анализа изучена кристаллическая структура и текстура изотропных и анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов (гексаферритов) BaFe₁₂O₁₉, полученных методом радиационно-термического спекания (РТС). Сырые заготовки и изотропных, и анизотропных гексаферритов получены стандартным методом керамической технологии из одного сырья (Fe₂O₃ и BaCO₃ марки «ч.д.а.») и на одном и том же оборудовании. Различие состояло в том, что прессование анизотропных заготовок проведено в магнитном поле Н = 10 кЭ. Для спекания сырых заготовок использовали линейный электронный ускоритель ИЛУ-6 (энергия электронов E_e = 2,5 МэВ) ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН. Образцы спекали в воздушной атмосфере течение 1 ч при температуре 1200, 1250, 1300 и 1350 °С. Впервые показано, что с помощью технологии РТС, используя сырые заготовки из ферритизированной шихты, можно получать высококачественные однофазные изотропные и анизотропные гексаферриты BaFe₁₂O₁₉. Приведены данные об особенностях кристаллической структуры и текстуры полученных гексаферритов. Впервые установлено, что для поликристаллических бариевых гексаферритов типа М зависимость параметра преобладающей ориентации кристаллической текстуры «pref.orient.o1» от степени магнитной текстуры f описывается выражением «pref.orient.o1» = -0,005f + 0,6886.

гексагональный поликристаллический феррит BaFe12O19, изотропный и анизотропный гексаферрит, кристаллическая структура, кристаллическая текстура, магнитная текстура, параметр «pref.orient.o1», ферритизировання шихта, прессование в магнитном поле

1. Adelsköld V. X-ray studies on magneto-plumbite, PbO • 6Fe2O3 and other substances resembling «beta-alumina», Na2O • 11Al2O3 // Arkiv för kemi. Mineralogi och Geologi. 1938. V. 12A, N 29. P. 1—9.

2. Özgür Ü., Alivov Y., Morkoç H. Microwave ferrites, part 1: fundamental properties // J. Materials Science: Materials in Electronics. 2009. V. 20, Iss. 9. P. 789—834. DOI: 10.1007/s10854-009-9923-2

3. Harris V. G. Modern microwave ferrites // IEEE Trans. Mag. 2012. V. 48, Iss. 3. P. 1075—1104. DOI: 10.1109/TMAG.2011.2180732

4. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир, 1965. 676 с.

5. Щербаков С. В. Развитие СВЧ-электроники в рамках реализации государственных программ / Электроника и микроэлектроника СВЧ. Сб. статей VI Всероссийской конференции. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. С. 15—23.

6. Щербаков С. В. Развитие СВЧ-электроники в России // Материалы научно-технической конференции «СВЧ-электроника-2016». Фрязино, 2016.

7. Устинов А., Кочемасов В., Хасьянова Е. Ферритовые материалы для устройств СВЧ-Электроники. Основные критерии выбора // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2015. № 8. С. 86—92. URL: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/4/article_4907_795.pdf

8. Харинская М. Микроволновые ферритовые материалы. Ну как без них СВЧ-приборам обойтись! // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2000. № 1. С. 24—27. URL: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1518_892.pdf

9. Летюк Л. М., Костишин В. Г., Гончар А. В. Технология ферритовых материалов магнитоэлектроники. М.: МИСиС, 2005. 352 с.

10. Анциферов В. Н., Летюк Л. М., Андреев В. Г., Гончар А. В., Дубров А. Н., Костишин В. Г., Майоров В. Р., Сатин А. И. Проблемы порошкового материаловедения. Ч. V. Технология производства порошковых ферритовых материалов: учебник для студентов вузов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 408 с.

11. Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике. М.: Сов. радио, 1975. 360 с.

12. Kostishyn V. G., Korovushkin V. V., Chitanov D. N., Korolev Yu. M. Obtaining and properties of hexaferrite BaFe12O19 for high-coercivity permanent magnets and substrates microstrip microwave devices of mm-range // J. Nano- Electron. Phys. 2015. V. 7, N 4. P. 04057-1—04057-47. URJ: http://nbuv.gov.ua/UJRN/jnef_2015_7_4_59

13. Andreev V. G., Kostishyn V. G., Ursulyak N. D., Nalogin A. G., Kudashov A. A. Influence of modes shredding of source components by processes to synthesis and activity of powder sintering hexaferrite // J. Nano- Electron. Phys. 2015. V. 7, N 4. P. 04070. URL: https://jnep.sumdu.edu.ua/download/numbers/2015/4/articles/jnep_2015_V7_04070.pdf

14. Kostishyn V. G., Panina L. V., Timofeev A. V., Kozhitov L. V., Kovalev A. N., Zyuzin A. K. Dual ferroic properties of hexagonal ferrite ceramics BaFe12O19 and SrFe12O19 // J. Mag. Mag. Mater. 2016. V. 400. P. 327—332. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.09.011

15. Kostishyn V. G., Panina L. V., Kozhitov L. V., Timofeev A. V., Kovalev A. N. Synthesis and multiferroic properties of M-type SrFe12O19 hexaferrite ceramics // J. Alloys Compd. 2015. V. 645. P. 297—300. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.05.024

16. Trukhanov A. V., Trukhanov S. V., Kostishyn V. G., Panina L. V., Korovushkin V. V., Turchenko V. A, Vinnik D. A., Yakovenko E. S., Zagorodnii V. V., Launetz V. L., Oliynyk V. V., Zubar T. I., Tishkevich D. I., Trukhanova E. L. Correlation of the atomic structure, magnetic properties and microwave characteristics in substituted hexagonal ferrites // J. Mag. Mag. Mater. 2018. V. 462. P. 127—135. DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.05.006

17. Trukhanov A. V., Kostishyn V. G., Panina L. V., Korovushkin V. V., Turchenko V. A., Thakur P., Thakur A., Yang Y., Vinnik D. A., Yakovenko E. S., Matzui L. Yu., Trukhanova E. L., Trukhanov S. V. Control of electromagnetic properties in substituted M-type hexagonal ferrites // J. Alloys Compd. 2018. V. 754. P. 247—256. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.150

18. Гальцева О. В. Твердофазный синтез литиевых ферритов в пучке ускоренных электронов: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2009. 160 c.

19. Васендина Е. А. Радиационно-термический синтез легированных литиевых ферритов в пучке ускоренных электронов: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2011. 169 c.

20. Гынгазов С. А. Радиационно-термическая активация диффузионного массопереноса в оксидной керамике: дис. … д-ра техн. наук. Томск, 2011. 217 с.

21. Лысенко Е. Н. Радиационно-термическая активация диффузии кислорода в поликристаллических литий-титановых ферритах: дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск, 2003. 170 с.

22. Лысенко Е. Н., Васендина Е. А., Власов В. А., Соколовский А. Н., Кондратюк А. А., Гальцева О. В. Намагниченность порошковой смеси Li2CO3—Fe2O3—ZnO, ферритизованной в пучке ускоренных электронов // Известия вузов. Физика. 2011. Т. 54, № 1–3. С. 71—74. URL: https://www.lib.tpu.ru/fulltext/v/Conferences/2011/K03/314.pdf

23. Усманов Р. У. Формирование структуры и магнитных свойств поликристаллических литий-титановых ферритов при радиационно-термическом воздействии: дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск, 2005. 159 c.

24. Шабардин Р. С. Разработка технологии радиационно-термического спекания литий-титановой ферритовой керамики: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2004. 162 c.

25. Surzhikov A. P., Pritulov A. M., Lysenko E. N., Sokolovskiy A. N., Vlasov V. A., Vasendina E. A. Calorimetric investigation of radiation-thermal synthesized lithium pentaferrite // J. Therm. Anal. Calorim. 2010. V. 101, Iss. 1. P. 11—13. DOI: 10.1007/s10973-010-0788-7

26. Surzhikov А. Р., Pritulov A. M., Usmanov R. U., Galtseva O. V. Synthesis of lithium orthoferrite in the beam of accelerated electrons // Proc. Conf. "Chaos and Structures in Nonlinear Systems. Theory and Experiment". Astana (Kazakhstan): ENU, 2006. P. 198—200.

27. Суржиков А. П., Притулов A. M., Гальцева O. B., Усманов Р. У., Малышев А. В., Безуглов В. В. Влияние степени компактирования реагентов на твердофазный синтез пентаферрита лития в пучке ускоренных электронов // В сб.: Радиационная физика твердого тела. М.: ГНУ НИИ МПТ, 2007. C. 475—478.

28. Суржиков А. П., Притулов A. M., Гальцева О. В., Усманов Р. У., Соколовский А. Н., Власов B. A. Формально-кинетический анализ твердофазного синтеза пентаферрита лития в пучке ускоренных электронов // В сб.: Радиационная физика твердого тела. М: НИИ МИТ, 2008. С. 365—371.

29. Суржиков А.П. Радиационно-термическое спекание ферритовой керамики: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. Благовещенск, 1993. 36 с.

30. Костишин В. Г, Андреев В. Г., Канева И. И., Панина Л. В., Читанов Д. Н., Юданов Н. А., Комлев А. С., Николаев А. Н. Получение методом радиационно-термического спекания MgZn-ферритов с уровнем свойств NiZn-феррита марки 600НН // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5. С. 228—235.

31. Костишин В. Г., Коровушкин В. В., Панина Л. В., Комлев А. В., Юданов Н. А., Адамцов А. Ю., Николаев А. Н., Андреев В. Г. Структура и свойства MnZn-ферритовой керамики, полученной методом радиационно-термического спекания // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 2. С. 53—59.

32. Костишин В. Г., Кожитов Л. В., Коровушкин В. В., Андреев В. Г., Читанов Д. Н., Юданов Н. А., Морченко А. Т., Комлев А. С., Адамцов А. Ю., Николаев А. Н. Получение магнитомягких ферритов марки 2000НН методом радиационно-термического спекания из предварительно ферритизированной шихты и из шихты без ферритизации // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Физика и химия. 2013. № 2. С. 8—18.

33. Костишин В. Г., Андреев В. Г., Коровушкин В. В., Читанов Д. Н., Юданов Н. А., Морченко А. Т., Комлев А. С., Адамцов А. Ю., Николаев А. Н. Получение ферритовой керамики марки 2000НН методом радиационно-термического спекания по полной и короткой технологической схемам // Неорганические материалы. 2014. Т. 50, № 12. С. 1387—1392. DOI: 10.7868/S0002337X14110086

34. Костишин В. Г., Андреев В. Г., Панина Л. В., Читанов Д. Н., Юданов Н. А., Комлев А. С., Николаев А. Н. Получение магнитомягкой Mg-Zn-ферритовой керамики с уровнем свойств Ni-Zn-феррита марки 600НН методом радиационно-термического спекания // Неорганические материалы. 2014. Т. 50, № 11. С. 1266—1271. DOI: 10.7868/S0002337X14110074

35. Костишин В. Г., Коровушкин В. В., Панина Л. В., Андреев В. Г., Комлев А. С., Юданов Н. А., Адамцов А. Ю., Николаев А. Н. Магнитная структура и свойства MnZn-ферритов, полученных методом радиационно-термического спекания // Неорганические материалы. 2014. Т. 50, № 12. С. 1352—1356. DOI: 10.7868/S0002337X14120112

36. Kiselev B. G., Kostishin V. G., Komlev A. S., Lomonosova N. V. Substantiation of economic advantages of technology of radiation-thermal agglomeration of ferrite ceramics // Tsvetnye Metally. 2015. V. 2015, Iss. 4. P. 7—11. DOI: 10.17580/tsm.2015.04.01

37. Kostishyn V. G., Komlev A. S., Korobeynikov M. V., Bryazgin A. A., Shvedunov V. I., Timofeev A. V., Mikhailenko M. A. Effect of a temperature mode of radiation-thermal sintering the structure and magnetic properties of Mn-Zn-ferrites // J. Nano- Electron. Phys. 2015. V. 7, N 4. P. 04044(4pp). URL: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/43251

38. Kostishyn V., Isaev I., Scherbakov S., Nalogin A., Belokon E., Bryazgin A. Obtaining anisotropic hexaferrites for the base layers of microstrip SHF devices by the radiation-thermal sintering // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. V. 5, N 8. P. 32—39.

39. Исаев И. М. Радиационо-термическое спекание в пучке быстрых электронов поликристаллических гексагональных ферритов BaFe12O19 и BaFe12-х(Al,Ni,Ti,Mn)хO19 для постоянных магнитов и подложек микрополосковых приборов СВЧ-электроники: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2017. 31 с.

40. Комлев А. С. Радиационно-термическое спекание в пучке быстрых электронов поликристаллических феррошпинелей: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2018. 22 c.

41. Костишин В. Г. Исаев И. М., Комлев А. С., Тимофеев А. В., Щербаков С. В. и др. Особенности кристаллической структуры и фазового состава анизотропных гексагональных ферритов BaFe12O19 и BaFe9,5Al2,5O19, полученных методом радиационно-термического спекания // Материалы ХХIV Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)». М., 2016. С. 409—424.

42. Найден Е. П., Минин Р. В., Итин В. И., Журавлев В. А. Влияние радиационно-термической обработки на фазовый состав и структурные параметры СВС-продукта на основе гексаферрита W-типа // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56, № 6. С. 63—68.

43. Zhuravlev V. A., Naiden E. P., Minin R. V., Itin V. I., Suslyaev V. I., Korovin E. Yu. Radiation-thermal synthesis of W-type hexaferrites // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2015. V. 81. P. 012003. DOI: 10.1088/1757-899X/81/1/012003

44. Naiden E. P., Zhuravlev V. A., Minin R. V., Suslyaev V. I., Itin V. I., Korovin E. Yu. Structural and magnetic properties of SHS-produced multiphase W-type hexaferrites: Influence of radiation-thermal treatment // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2015. V. 24, Iss. 3. P. 148—151. DOI: 10.3103/S1061386215030073

45. Комлев А. С., Исаев И. М., Костишин В. Г., Читанов Д. Н., Тимофеев А. В. Ячейка для радиационно-термического спекания. НОУ-ХАУ. Зарегистрировано в депозитарии ноу-хау НИТУ «МИСиС» № 81-219-2016 ОИС от 29 декабря 2016 г.

46. Toraya H., Marumo F. Preferred orientation correction in powder patter-fitting // Mineralogical Journal. 1981. V. 10, N 5. P. 211—221.

47. База данных для полностью идентифицированных неорганических кристаллических структур. URL: https://icsd.fiz-karlsruhe.de/search/

48. Канева И. И., Костишин В. Г., Андреев В. Г., Читанов Д. Н., Николаев А. Н., Кислякова Е. И. Получение гексаферрита бария с повышенными изотропными свойствами // Известия вузов. Материалы электрон. техники. 2014. Т. 17, № 3. С. 183—188. DOI: 10.17073/1609-3577-2014-3-183-188