Манганит с гигантским значением константы магнитострикции, стабильным в диапазоне температур



Владельцы патента RU 2572243:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к магнитострикционному керамическому материалу на основе лантан-стронциевого манганита, полученному методом порошкой металлургии, который может найти применение в различных областях техники, например при изготовлении сверхчувствительных приемников звука, в клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов и пр. Предложенный материал на основе лантан-стронциевого манганита с замещением марганца никелем обладает гигантским значением константы магнитострикции, достигаемым в сравнительно слабых полях (до 4 кЭ) и стабильным в диапазоне рабочих температур от 12°С до 36°С. Mатериал имеет следующую химическую формулу: La0.70Sr0.30Mn0.95Ni0.05O3. Изделие из указанного материала характеризуется максимальным значением константы продольной магнитострикции, равным 1,1×10-4 при напряженности магнитного поля 4 кЭ, при этом в диапазоне рабочих температур от 12°С до 36°С константа магнитострикции изменяется незначительно (в пределах ±5%), что является техническим результатом изобретения. 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов, в частности, к процессам порошковой металлургии, а именно - к получению керамических оксидных магнитострикционных материалов, представителем которых является класс перовскитоподобных манганитов, например, на основе манганита лантана.

В патенте США № US 7,226,666 B2 от 5 июня 2007 г. "MAGNETOELECTRIC EFFECTS OF MAGNETOSTRICTIVE AND PIEZOELECTRIC LAYERED COMPOSITES" (автор G. Srinivasan) предложен слоистый магнитоэлектрический толстопленочный композит, содержащий слой пьезоэлектрического состава и слой спеченного магнитострикционного состава La1-nAnMnO3, где А - Са, Sr или их комбинация, а n имеет значение меньше 1. Константы магнитострикции рассматриваемых манганитов даже при низких температурах (100-150 К) по абсолютной величине не превышают значения 4×10-5 (40 ppm) и сильно зависят от температуры в области 250-300 К.

Известен керамический материал La0,70Ba0,30MnO3, который имеет следующий состав, мас.%: окись лантана - 46,17; окись бария - 18,63; двуокись марганца - 35,20, а также керамический материал La0,85Ag0,15MnO3 состава, мас.%: окись лантана - 57,03; окись серебра - 7,16: двуокись марганца - 35,81 (Л.И. Королева, Р.В. Демин, А.В. Козлов, Д.М. Защиринский. Связь гигантской объемной магнитострикции с колоссальным магнитосопротивлением и размягчением кристаллической решетки в манганитах La1-xAyMnO3 (А = Са, Ag, Ва, Sr) // ЖЭТФ, 2007, том 131, вып.1, стр.85-96). Максимальные значения константы магнитострикции при напряженности магнитного поля 8,2 кЭ составляют 2,54×10-4 и 2×10-4, соответственно. У манганита La0,9Sr0,1MnO3 объемная магнитострикция имеет максимальную величину 4,1×10-4. Недостатком данных материалов является то обстоятельство, что магнитострикция резко уменьшается в очень узком интервале температур вблизи точек 39°С, 12°С и -139°С, в которых наблюдаются указанные максимумы. Кроме того, Ва- и Sr-содержащие материалы являются монокристаллическими, что затрудняет процесс их изготовления.

Известен керамический материал Sm0,55Sr0,45MnO3, который имеет следующий состав, мас.%: окись самария - 38,47; стронций углекислый - 26,65; марганца двуокись - 34,88; керамический материал Sm0,60Sr0,4MnO3, мас.%: окись самария - 41,74; стронций углекислый - 23,56; марганца двуокись - 34,69, а также керамический материал Sm0,67Sr0,33MnO3, мас.%: окись самария - 46,27; стронций углекислый - 19,30; марганца двуокись - 34,44 (А.И. Абрамович, Л.И. Королева, А.В. Мичурин. Особенности магнитных, гальваномагнитных, упругих и магнитоупругих свойств манганитов Sm1-xSrxMnO3 // ЖЭТФ, 2002, том 122, вып.5(11), стр.1063-1073). Данные материалы характеризуются высокими значениями объемной магнитострикции (до 5×10-4, 5×10-3 и -7×10-4, соответственно), но в очень сильных полях (10, 50 и 150 кЭ) при низких температурах (ниже -143°С).

В манганите Eu0,55Sr0,45MnO3 обнаружена гигантская магнитострикция в узком температурном интервале вблизи температуры магнитного фазового превращения (-232°С) (А.И. Абрамович, О.Ю. Горбенко, А.Р. Кауль, Л.И. Королева, А.В. Мичурин. Гигантская объемная магнитострикция и колоссальное магнитосопротивление в Eu0,55Sr0,45MnO3 // ЖЭТФ, 2004, том 126, вып.4(10), стр.946-953). Значения константы магнитострикции свыше 10-4 достигаются в полях более 15 кЭ.

Во всех указанных составах манганитов марганец не замещается другими элементами.

Целью изобретения является получение магнитострикционного керамического материала на основе манганита лантана-стронция с гигантским значением константы магнитострикции, использование которого возможно при магнитных полях малой напряженности в достаточно широком диапазоне комнатных температур.

Технический результат достигается получением манганита с замещением марганца никелем, имеющего состав La0.70Sr0.30Mn1-xNixO3, причем х принимает значения от 0,048 до 0,052 формульных единиц, а изготовление манганита осуществляется по керамической технологии. Шихта для получения лантан-стронциевого манганита с эффектом магнитострикции содержит, мас.%:

Окись лантана 46,61
Стронций углекислый 18,10
Двуокись марганца от 33,82 до 33,70
Окись никеля от 1,47 до 1,59 (соответственно содержанию двуокиси марганца)

Шихта для получения лантан-стронциевого манганита с эффектом магнитострикции изготавливается с помощью обычных процессов керамической технологии путем смешения оксидов и солей в соотношении мас.%, указанном выше. При этом смешение исходных компонентов и первичное измельчение проводятся в шаровой мельнице в течение четырех часов. Стадию предварительной термической обработки проводят при температуре 1000°С в течение 4 часов. Вторичное измельчение проводят в шаровой мельнице в течение 10 часов. В качестве связки используется раствор поливинилового спирта, который вводится в количестве 4-5%. Формование проводят в различных пресс-формах в зависимости от требуемого типоразмера конечных изделий. Спекание проводят в течение десяти часов при температуре 1200°С. Охлаждение изделий происходит вместе с печью.

Пример

Изделие на основе манганита лантана-стронция имеет следующую химическую формулу: La0.70Sr0.30Mn0.95Ni0.05O3. Изделие характеризуется максимальным значением константы продольной магнитострикции, равным 1,1×10-4 при напряженности магнитного поля 4 кЭ. В диапазоне рабочих температур от 12°С до 36°С константа магнитострикции изменяется незначительно (в пределах ± 5%).

Изделия на основе манганита лантана-стронция могут применяться в мощных системах ультразвуковой очистки и металлообработки, аппаратах для сваривания полимеров, а также в сверхчувствительных приемниках звука, клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов, бесконтактных датчиках уровня, лазерной технике, оптике, дефектоскопии.

Магнитострикционный керамический материал на основе лантан-стронциевого манганита, отличающийся тем, что имеет состав La0.70Sr0.30Mn1-xNixO3, причем х принимает значения от 0,048 до 0,052, причем изготавливается по обычной керамической технологии, причем имеет значение константы продольной магнитострикции, равное 1,1×10-4 при напряженности магнитного поля 4 кЭ, причем значение константы магнитострикции остается постоянным с точностью ±5% в области температур от 12°С до 36°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения свойств наложения постоянного тока листа из электротехнической стали в сердечнике, возбуждаемого на высокой частоте, лист имеет химический состав, включающий, в мас.%: C менее 0,010, Si 1,5-10 и остальное Fe и случайные примеси, в котором основная ориентация в текстуре стального листа является <111>//ND и отношение интенсивности основной ориентации относительно ориентированного случайным образом образца составляет не менее 5, и предпочтительно отношение интенсивности относительно ориентированного случайным образом образца {111}<112> ориентации составляет не менее 10, и более предпочтительно отношение интенсивности {310}<001> ориентации ориентированного случайным образом образца составляет не более 3, и более предпочтительно концентрация Si имеет градиент, при котором она является высокой на стороне поверхностного слоя и низкой в центральной части в направлении толщины, и максимальное значение концентрации Si составляет не менее 5,5 мас.
Изобретение относится к коллоидным системам, а именно к способу получения магнитной жидкости на основе воды, и может быть использовано в различных технологических устройствах, в том числе в устройствах сепарации материалов по плотности.

Изобретение относится к текстурированному листу из электротехнической стали, используемому для изготовления сердечника трансформатора. Для снижения уровня шума в трансформаторе и потерь в железе согласно настоящему изобретению в листе, подвергнутом обработке для измельчения магнитных доменов, создают области пластической деформации, располагаемые в точечной последовательности в направлении ширины стального листа, при этом длина d каждой области пластической деформации составляет от 0,05 мм до 0,4 мм, а отношение (Σd/Σw) суммы Σd длин d к сумме Σw интервалов w каждой из вышеуказанных областей пластической деформации - в диапазоне от 0,2 до 0,6, причем области пластической деформации в листе создают посредством воздействия электронным пучком.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к текстурированному листу из электротехнической стали, который может быть использован в качестве сердечника трансформатора.

Изобретение принадлежит области техники быстрого отверждения аморфного сплава, а конкретно относится к широкой ленте из аморфного сплава на основе железа, в которой ширина составляет 220-1000 мм, толщина составляет 0,02-0,03 мм, поперечное отклонение толщины составляет менее +/-0,002 мм, коэффициент слоистости составляет более 0,84, магнитная индукция насыщения составляет более 1,5 Тл, потери в железе составляют менее 0,20 Вт/кг, при условиях, когда частота составляет 50 Гц, и максимальная магнитная индукция составляет 1,3 Тл, а мощность возбуждения составляет менее 0,50 ВА/кг.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству листа из текстурированной электротехнической стали для сердечников трансформаторов, электрических машин и электрогенераторов.

Изобретение относится к текстурированной электротехнической листовой стали. Для обеспечения низких потерь в железе без ухудшения коррозионной стойкости листовая сталь толщиной t (мм) с пленкой на поверхности не имеет ржавчины на поверхности после испытания во влажной камере в течение 48 часов при температуре 50°С в атмосфере 98% влажности, при этом потери в железе W17/50 после облучения электронным пучком снижаются, по меньшей мере, на (-500t2+200t - 6,5)% потерь в железе W17/50 до облучения электронным пучком и составляют (5t2-2t+1,065) Вт/кг или менее.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к области обработки листовой анизотропной электротехнической стали Fe-3% Si. Для улучшения физико-механических свойств стали, уменьшения магнитных потерь осуществляют горячую прокатку, по крайней мере одну холодную прокатку, обезуглероживающий и рекристаллизационный отжиг, выпрямляющий отжиг, нанесение электроизоляционного магнитоактивного покрытия на основе нитридно-оксидных составов с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем у стали путем ионно-плазменного осаждения с выдержкой 10-5 мин при температуре 20-50°С, дополнительный отжиг в окислительной среде путем нагрева до температуры 300-600°С со скоростью 30-50°С/мин в переменном магнитном поле напряженностью 1-5 кА/м, частотой 30-100 кГц, направленном вдоль оси прокатки ленты, изотермической обработки в течение 20-5 минут и охлаждения до комнатной температуры в переменном магнитном поле со скоростью 50-200°С/мин и лазерную обработку движущейся ленты поперек оси ленты с длиной пятна 0,2 мм в направлении прокатки, воздействуя на всю ширину ленты с интервалом между зонами 2-10 мм.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr. Повышение плотности и прочности, увеличение коэрцитивной силы и остаточной индукции полученных магнитных материалов является техническим результатом изобретения.
Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении. В качестве окислителя используют водно-аммиачный раствор нитрата серебра. Изобретение позволяет получить магнитоактивное соединение без выделения токсичных оксидов азота. 1 табл., 29 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из текстурированной электротехнической стали для сердечников трансформаторов. Лист после облучения поверхности лазерным или электронным пучком содержит области (X) замыкающих доменов, сформированные для разделения магнитных доменов в направлении прокатки, от одного конца до другого в направлении ширины стального листа, с обеспечением выполнения выражения − ( 500 t − 80 ) × s + 230 ≤ w ≤ − ( 500 t − 80 ) × s + 330 , где t - толщина листа (мм); w - наименьшая ширина областей (X) (мкм), измеренных на передней и задней поверхностях стального листа с использованием метода Биттера; и s - среднее число областей (X), находящихся в одном кристаллическом зерне. Обеспечиваются низкие потери на гистерезис и низкая коэрцитивная сила. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов. Настоящее изобретение представляет лист из электротехнической стали, который имеет магнитные домены, измельченные посредством областей с высокой плотностью дефектов решетки, локально сформированных на поверхности или внутри стального листа, при этом указанные области с высокой плотностью дефектов решетки имеют твердость, измеренную прибором для определения микротвердости по Виккерсу, равную или ниже твердости других областей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 1пр.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения магнитных потерь в железе W17/50 (Вт/кг) по всей длине конечного рулона получают сляб из текстурированной электротехнической стали, содержащей, в мас.%: С 0,001 - 0,10, Si 1,0-5,0, Μn 0,01-0,5, Al раств. 0,003- 0,050, N 0,0010- 0,020, один или два элемента, выбранного из S и Se: 0,005-0,040 в сумме, затем подвергают стальной сляб горячей прокатке, холодной прокатке, отжигу для первичной рекристаллизации и окончательному отжигу. Скорость нагрева S1 между температурой Т1 (°С)= 500+2 × (ΝΒ-NA) и температурой Т2 (°С)= 600+2 × (ΝΒ-NA) в процессе нагрева при отжиге для первичной рекристаллизации устанавливают равной не менее 80°С/сек, а от температуры Т2 до 750°С устанавливают среднюю скорость нагрева S2 равной от 0,1 до 0,7 S1. В уравнениях NA представляет количество N (ppm по массе), выделенного после окончательной холодной прокатки, и NB представляет количество N (ppm по массе), выделенного после отжига первичной рекристаллизации. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн. Ферритовый материал с большой шириной линии спиновых волн содержит в качестве базового состава оксиды железа, гадолиния и иттрия, и дополнительно оксид самария, при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид иттрия (Y2O3) - 27,2÷27,5, оксид гадолиния (Gd2O3) - 22,4÷22,6, оксид самария (Sm2O3) - 1,1÷1,2, оксид железа (Fe2O3) - остальное. Увеличение ширины линии спиновых волн с намагниченностью насыщения материала 1200 Гс, шириной кривой ферромагнитного резонанса - 140 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10-4, температурой Кюри не менее 270°, на частоте 9,5 ГГц не менее 20 эрстед, является техническим результатом изобретения. 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к получению нанокристаллического магнитного порошка допированного ортоферрита иттрия. Исходный раствор, содержащий нитрат железа Fe(NO3)3, нитрат иттрия Y(NO3)3 и в качестве допанта нитрат бария Ва(NO3)2, кипятят в течение 5 мин. В полученный охлажденный до комнатной температуры раствор добавляют осадитель в виде водного раствора карбоната натрия в количестве, необходимом для полного осаждения катионов. Полученный осадок высушивают при комнатной температуре до постоянной массы и прокаливают в муфельной печи при температуре 750°C в течение 60 мин с образованием нанокристаллического порошка ортоферрита иттрия состава Y1-xBaxFeO3. Обеспечивается получение магнитного порошка со структурой перовскита, имеющего заданные значения коэрцитивной силы и удельной намагниченности от магнитомягкого до магнитожесткого материала. 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспкчения высокой магнитной индукции и особо низкого уровня удельных магнитных потерь при высокой плоскостности полосы осуществляют выплавку стали, содержащую, мас.%: от 2,5 до 3,5 Si, от 0,05 до 0,40 Mn, от 0,004 до 0,013 N, менее 0,012 S, от 0,010 до 0,040 кислотнорастворимого Al, менее 0,005 Ti, Fe и неизбежные примеси - остальное, разливку стали в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, однократную или многопроходную холодную прокатку полос в один этап с температурой полосы не менее чем в двух проходах 190-230°C, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, азотирование, нанесение разделяющего термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг для вторичной рекристаллизации. Холодную прокатку проводят в 4-6 проходов при температуре 190-230°C в предпоследнем и последнем проходах с суммарным обжатием 85-90% на одноклетьевом реверсивном стане с рабочими валками диаметром 260-290 мм с S-образными профилировками, развернутыми одна относительно другой на 180°, с использованием в качестве смазочно-охлаждающей жидкости прокатной эмульсии, причем обжатие в последнем проходе составляет 95-120% от среднего обжатия в предыдущих проходах. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

Настоящее изобретение предлагает текстурированный лист электротехнической стали, обеспечивающий возможность производства энергетически высокоэффективного трансформатора с сердечником из данного листа, обладающего крайне низкими потерями в железе и крайне низким уровнем шума, который может использоваться в различных окружающих условиях. Текстурированный лист электротехнической стали имеет распределение деформаций в областях, где сформированы замыкающие домены, в поперечном сечении листа в направлении прокатки, при этом максимальная деформация растяжения в направлении толщины листа составляет 0,45% или менее, а максимальная деформация растяжения t (%) и максимальная деформация сжатия c (%) в направлении прокатки удовлетворяют следующему уравнению (1): t + 0,06≤ t + c≤0,35. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к получению магнитного материала, содержащего диоксид кремния и оксид железа, и может быть использовано в производстве магнитных сорбентов. Способ получения композиционного магнитного материала в виде частиц с магнитным железосодержащим ядром и сорбционно-активной оболочкой путем гидролитического синтеза включает обработку раствора соли железа (III) раствором аммиака при рН=10 с последующей пептизацией полученного осадка Fe(OH)3 соляной кислотой при рН=9 и температуре 90-95°C. К полученному коллоидному раствору добавляют раствор силиката натрия со скоростью 5-50 ммоль/л·час. Образовавшиеся дисперсные частицы осаждают смесью силиката и хлорида натрия. Затем добавляют раствор силиката натрия, поддерживая значение рН=8 добавлением соляной кислоты. Реакционную смесь с осадком доводят до значения рН=5 и выдерживают температуре 95-100°C в течение 1-5 часов. Отделяют осадок на фильтре, промывают и подвергают термообработке при 100-800°C. Изобретение позволяет расширить диапазон сорбционных и магнитных свойств получаемого материала, повысить экологическую безопасность при одновременном упрощении технологии. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения потерь в железе текстурированный лист электротехнической стали подвергают обработке по измельчению магнитных доменов путем создания деформации, причем лист содержит изолирующее покрытие с превосходными изолирующими свойствами и устойчивостью к коррозии. В текстурированном листе электротехнической стали линейная деформация создана путем облучения лучом с высокой энергией, причем линейная деформация продолжается в направлении, которое пересекает направление прокатки стального листа, при этом доля зоны меток облучения в пределах области облучения лучом высокой энергии составляет 2% или больше и 20% или меньше, доля зоны выступов с диаметром 1,5 мкм или больше в пределах окружающего участка метки облучения составляет 60% или меньше, и доля зоны открытых участков стальной основы в метке облучения составляет 90% или меньше. 6 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 8 ил., 3 пр.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-01-10 2016-01-11T21:31:10
Наверх