ВЛАСТИВОСТІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ НАНОПОРОШКУ ОКСИДУ ЗАЛІЗА, ОДЕРЖАНОГО  МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОЕРОЗІЙНОГО ДИСПЕРГУВАННЯ

Анотація

Досліджено магнітні характеристики консолідованого в умовах високих тисків (2 ГПа) та температур (900, 1000, 1100, 1200 і 1300 °С) протягом 0,07 год у контакті з гексагональним нітридом бору нанопорошку оксиду заліза (основна фаза Fe₃O₄), одержаного методом електроерозійного диспергування. Нанопорошок одержано шляхом диспергування гранул, уламків або ошурків заліза у плазмі, яка виникає у місцях контакту між гранулами при пропусканні через них електричних імпульсів, що характеризуються  високим струмом та напругою. Під час диспергування гранули металу знаходяться у постійно циркулюючій рідині (воді), що створює псевдокиплячий шар із цих гранул. Рідина (у даному випадку — вода) охолоджує гранули і не дає їм зварюватися, а також окиснює пари металу, що утворюються в плазмі, формуючи нанорозмірні зерна оксиду заліза, які потоком цієї ж рідини виносяться у відстійники і осідають (у різних відстійниках осідають порошки різних зернистостей). Дослідження магнітних характеристик матеріалів із порошків оксидів заліза при кімнатній температурі показало, що матеріали, спечені при 1200 і 1300 °С, мали характеристики магніто­м’яких матеріалів (магнітний гістерезис практично відсутній). Їх питомий магнітний момент при 5000 E становив 128,4 і 126,4 емо/г відповідно, а коерцитивна сила була нехтовно малою — 5,1 і 4,5 Е відповідно. Матеріали, спечені при 1100 °С, характеризувались питомим магнітним моментом 90,4 емо/г і також відносно невисокою коерцитивною силою 9,1 Е. Питомий магнітний момент зразків, спечених при більш низьких температурах (900 і 1000 °С), був істотно нижчим, а коерцитивна сила — більшою: 40,2 і 42,1 емо/г та 37,9 і 32,4 Е відповідно. Дослідження структури спечених матеріалів методом рентгенівської дифракції з уточненням методом Рітвельда показало, що матеріали, консолідовані при 900 та 1000 °С, містили 75–80% (мас.) FeO і 25–20% (мас.) Fe, а в матеріалах, спечених при 1100 °С, поряд з 32% (мас.) FeO і  2% (мас.) Fe була присутня істотна кількість Fe₃N: 66% (мас.). Матеріали ж, консолідовані при 1200–1300 °С, містили 100% фази Fe₃N. Тобто, в умовах високих тисків і температур з підвищенням температури спікання спостерігалось відновлення оксиду заліза, а потім його азотування азотом, який виділявся з нітриду бору, що покращувало магнітом’які характеристики спечених матеріалів.