Магнитный материал

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Митюк Виктор Иосифович Рыжковский Владимир Михайлович Ткаченко Тамара Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Магнитный материал, содержащий марганец и сурьму, отличающийся тем, что дополнительно содержит медь или цинк, при этом его химический состав соответствует формуле 0,1, гдеозначаетили . Изобретение относится к области синтеза магнитных материалов на основе марганца и сурьмы и может быть использовано в магнитомеханических устройствах, применяемых в высокотемпературных интервалах, например в магнитных датчиках. Известен магнитный материал , имеющий структуру типа В 81. Структура 81 представляет собой гексагонально плотноупакованный каркас атомов металлоида , в октаэдрических междуузлиях которого располагаются атомы металла (М). В структуре имеются междуузлия второго сорта - тригонально-бипирамидальные, которые в идеальной 81 считаются полностью свободными. В реальных материалах эти междуузлия частично заполняются, что приводит к образованию материала с отклонением состава от эквиатомного. Так, на основе антимонида марганца возможно получение целой группы материалов со структурой В 81 1 составов 00,30. Материалы получают методом прямого сплавления порошков исходных компонент в вакуумированных кварцевых ампулах (давление в ампуле порядка 10-3 мм рт. ст.). Используют однозонные печи сопротивления, температуру плавно наращивают до 1350 К с промежуточной выдержкой в течение 4 часов при 1200 К. При температуре 1350 К ампулы выдерживают 4 часа с последующей закалкой в холодную воду. По магнитным свойствам материалы 1 составов 00,30 являются ферромагнетиками 1. Так, материал состава 1,2 является ферромагнетиком с температурой перехода в немагнитное состояние ТК 300 К 1, что является недостаточно высокой температурой при использовании материала в некоторых магнитомеханических устройствах. 11937 1 2009.06.30 Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является магнитный материал 1,1 2. Он представляет собой ферромагнетик с температурой перехода из магнитного в парамагнитное состояние порядка 423 К 2. Недостатком данного материала является то, что недостаточно высокая температура перехода из магнитного в немагнитное состояние - 423 К - ограничивает его применение в магнитомеханических устройствах. Задача изобретения - повысить температуру магнитного перехода материала на основе 1,1 со структурой типа В 81, что обеспечит возможность использования датчиков,работающих при высоких температурах. Предложен магнитный материал, содержащий марганец и сурьму структурной модификации В 81, отличающийся тем, что дополнительно содержит медь или цинк, при этом его химический состав соответствует формуле 0,1, гдеозначает С или . Указанные металлы С иотносятся к одному классу магнитных материалов диамагнетики. Сущность изобретения состоит в получении нового магнитного материала. Получение производят методом прямого сплавления порошков исходных компонент в однозонной печи сопротивления в вакуумированных до 10-3 мм рт. ст. кварцевых ампулах. Замещение марганца на медь или цинк проводят из расчета соотношения компонент 10,11 в грамм-молях, то есть формула материала 0,1 (где- С или ). Пример 1 Получение магнитного материала М 1,00,1. Замещение марганца в исходном материале проводили из расчета 10 замещающей компоненты, то есть ,ивзяты в пропорции 10,11 грамм-моль. Оптимальным синтезом материала был признан синтез по следующей схеме 1. Медленный (в течение 24 часов) разогрев гомогенной смеси исходных компонент,взятых в требуемых весовых соотношениях, в откачанных до 10-3 мм. рт. ст. кварцевых ампулах до температуры сплавления Т 900-950 С. 2. Сплавление при Т 900-950 С в течение 4 часов. 3. Охлаждение в течение нескольких часов от 950 С до 840-860 С (температура образования в системе никельарсенидной фазы). 4. Отжиг при Т 840-860 С в течение 24 часов. 5. Закалка от Тотж в воду со льдом. Все исходные реактивы (, , ) имели чистоту 99,99 . Продукты каждого синтеза изучали на фазовый состав. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре ДРОН-3 М (СК - монохроматическое излучение, шаг сканирования 0,03, диапазон сканирования 20-90, экспозиция 3 секунды в каждой точке). Рентгенограммы уточнялись по методу Ритвельда с помощью программы . На фиг. 1 приведена рентгенограмма полученного материала М 1,00,1. Анализ рентгенограмм показал, что материал М 1,00,1 кристаллизуется в никельарсенидной (В 8) структуре и характеризуется следующими параметрами 4,150 , с 5,758 , с/1,387. Для проведения магнитных измерений использована установка, работающая по методу измерения пондеромоторной силы, позволяющая исследовать температурные зависимости намагниченности и магнитной восприимчивости при малых количествах образца. Измерения проводились в диапазоне температур 77-700 К. На фиг. 2 приведены результаты магнитных измерений. По экспериментальным результатам в полученном материале 1,00,1 наблюдается повышение температуры магнитного перехода по сравнению с исходным материалом для 1,1 температура магнитного перехода составляет Тк 423 К 2,для 1,00,1 - Тк 570 К. 2 11937 1 2009.06.30 Пример 2 Получение магнитного материала 1,00,1. Замещение марганца в исходном материале проводили из расчета 10 замещающей компоненты, то есть М, С ивзяты в пропорции 10,11 грамм-моль. Оптимальным синтезом материала был признан синтез по следующей схеме 1. Медленный (в течение 24 часов) разогрев гомогенной смеси исходных компонент,взятых в требуемых весовых соотношениях, в откачанных до 10-3 мм. рт. ст. кварцевых ампулах до температуры сплавления Т 900-950 С. 2. Сплавление при Т 900-950 С в течение 4 часов. 3. Охлаждение в течение нескольких часов от 950 С до 840-860 С (температура образования в системе никельарсенидной фазы). 4. Отжиг при Т 840-860 С в течение 24 часов. 5. Закалка от Тотж. в воду со льдом. Все исходные реактивы (, , ) имели чистоту 99,99 . Продукты каждого синтеза изучали на фазовый состав. Рентгенофазовый анализ проводили аналогично примеру 1. На фиг. 1 приведена рентгенограмма полученного материала 1,00,1. Он характеризуются следующими параметрами 4,133 , с 5,770 , с/1,396. Для проведения магнитных измерений использована установка, аналогичная примеру 1. На фиг. 2 приведены результаты магнитных измерений. Наблюдается повышение температуры перехода для 1,1 температура магнитного перехода составляет Тк 423 К 2,для 1,00,1 - Тк 590 К. Таким образом, синтезирован новый магнитный материал 0,1 (где-или, относятся к диамагнетикам) с более высокой температурой магнитного перехода. Частичное замещение марганца на медь или цинк в пределах фазы В 81 повышает температуру перехода материала в немагнитноге состояние от 423 К для незамещенного материала до 570 К для цинксодержащего материала 1,00,1 и до 590 К для медьсодержащего материала 1,00,1, что позволит использовать его в магнитомеханических устройствах,применяемых в высокотемпературных интервалах. Источники информации 1. Сирота Н.Н. Физико-химическая природа фаз переменного состава. - Минск Наука и техника, 1970. - 244 с. 2. Гражданкина Н.П., Медведева И.В., Пашеев А.В., Берсенев Ю.С. // ЖЭТФ. - 81. Вып. 3(9). - (1981). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4