Парамагнитный керамический материал

Парамагнитный керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И. 3 О В Р Е Т Е Н И. Я

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Рес ублнк >937422 (61) Дополнительное к авт. спид-ву(22) Заявлено 19. 02. 80 (21) 2891952/29-33 с присоеанненнем заявки М(23) Приоритет (54)М. Кл.

С 04 В 35146

9вударстааиаМ ианитат

Вьь1т аа аман изоаретеиий и открытий (53) УДК 666. 764. .г3(088.8) Опубликовано 23.06 82. Бюллетень Рй 23

Дата опубликования описан 23.06.82 (72) Авторы изобретения

В.А.Переляев, Д.Г.Келлерман и Г.П. (71) Заявитель

Институт химии Уральского научного цент (54) ПАРАМАГНИТНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к неорганйческим материалам на основе оксидных соединений титана и может быть использовано в электронной технике.

Известен парамагнитный керамический материал на основе полутораоксида титана Т1а О, обладающий фаэовым переходом "полупроводниК - металл", сопровождающимся плавным изменением магнитной восприимчивости в интервале температур 127-387 С )11.

Плавное изменение своист в в интервале температур фазового перехода не дает воэможности использовать известный материал при изготовлении, например, датчиков температур.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является парамагнитный керамический материал на основе оксида титана

Т1 0, имеющий фазовый переход с резким (в 5 — 6 раэ) изменением магнитной восприимчивости при 187 С $2).

Недостатком известного материала является то, что наличие фазового перехода "полупроводник — металл" с резким изменением магнитной восприимчивости при 187 С не дает возможности использовать его в устройствах, срабатывающих при температурах, отличающихся от t87 C.

° Цель изобретения - обеспечение то резкого изменения магнитной восприимчивости при температурах 158185 С за счет фазового перехода.

Поставленная цель достигается тем, что парамагнитный керамичес15 кий материал, включающий оксид титана, дополнительно содержит оксид цир,. кония и имеет следующий состав (Ti< Zr>)>0<, где 0,003gx<0,05.

Выбор. пределов 0,003 х 0,050 обусловлен следующими причинами. при хс0,03 не наблюдается существенного по сравнению с известным материалом изменения температуры фазового пере7422 4

3 93 хода, при хт0,050 материал обладает размытым фазовым переходом (плавное изменение магнитной восприимчи. вости в области температур фаэового перехода) .

Синтез йредлагаемого материала (Тj Zг> ))0 проводят по обычной керамической технологии. Исходными материалами служат диоксид титана (Т10т, Ocr) диоксид циркония (Zr0g, Ocr) и гидрид титана TiH2.

Соотношение исходных компонентов, вес. Ъ:

Т10 84-80

Zr0q 5-9

Т1Н2 11

Т1Н и предварительно прокаленные TiO и Zr0, взятые в расчитанных колйчествах, тщательно перемешивают и растирают в агатовой ступке, прессуют в таблетки и помещают в молибденовые тигли, Для удаления водорода проводят предварительный отжиг при 600 С в течение 5 ч. <

Спекание проводят в вакууме 1О мм рт.ст. при 1300 С в течение 30 ч.

По реакции ?, 5T10 1+ZrO<+(0,5-3 ) Ti (Ò11 Zr ) О получают твердые растворы состава (Т1+ 2гх)з О, где 0,003 х<0,05. Предлагаейый материал аттестуется рентгеновским и химическим методами анализа. Рентгенограммы всех полученных твердых растворов указывают на присутствие в них лишь одной фазы. Никаких лишних интерференций, связанных с образованием каких-либо промежуточных фаз, на рентгенограммах не обнаружено.

После дополнительного отжига в те%

И

1 угол моно клинности) )(10, эме/2

Температура перехо300 С да, С

185

0,49

91, 80

91, 69

3,29

3,25

169

1,02

1 31

158

91,63

3,20

Пример 1. Берут 4,438 r

TiO, 0,0275 r Zr0> и 0,5589 г

Т1Н . Смесь тщательно перемешивают в агатовой ступке, брикечируют в таблетку под давлением 100 кгс.!см °

Парамагнитный Объем эл, керамический ячейки материал Ч,Е (Т1 9Ь7Zr ) 0 35,1,52 чени е 5 ч диффра кци онные ка рти ны препаратов остаются неизменными.

Предлагаемый материал имеет моноклинную структуру на основе Ti>0<. Дифференциально" термический анализ и измерения магнитной восприимчивости подтверждают наличие при определенных температурах фазового перехода с резким изменением при этих температурах магнитной восприимчивости. Магнитную восприимчивость измеряют методом Фарадея на специальной установке в температурном интервале 20 - 500 С. Температуру фазоsoro перехода определяют по резкому изменению магнитной восприимчивости.

На фиг.1а изображена температурная зависимость магнитной восприимчивости материала состава (Ti >Zr<+ 0< (пример 1); на фиг.1б - то же, для материала состава (Т g r ) 0 (пример 2); на фиг.1в — то же, для материала состава (T r®g> О (пример 3); на фиг.2 - концентрационная зависимость температуры фазового перехода в предлагаемом материале (Т11 Zr< ) О., 0,003+W0,050.

Температура фазового перехода уменьшается пропорционально с увеличением х. При использовании зависимости (фиг.2) облегчается подбор материала с необходимой температурой фазового перехода путем выбора определенной величины х в форм"е (Ti< Zr> )>0<.

Некоторые структурные и магнитные характеристики полученного парамвгнитного керамического материала приведены в таблице.

Таблетку помещают в тигель иэ молибденовой фольги. Выдерживают в вакуумной печи при 600 С в течение 5 ч для удаления водорода, а затем повышают температуру до 1300 С и спе22 6 в примере 1. По данным рентгенографических исследований материал однофазен, объем, элементарной ячейки

V=351,44 Е, угол моноклинности =91,63 .

Элементарный состав, вес.Ъ:

Ti 59,30

Zr 5 95

О (по разности)34,75, что соот ветствует формуле (Т1„що2,)з0

Данные по магнитноий восприимчи-, вости: -С

Хх„.,-= l, 31 ° 10ь эме/r

Х с=3,20 10 эме/г

Т -1:58 С.

Таким образом, использование предлагаемого материала позволяет получить фазовый переход, сопровождающийся резким изменением магнитной восприимчивости в интервале температур 158-185ОС, что не представлялось возможным ранее.

Формула изобретения

Парамагнитный керамический материал, включающий оксид титана, отличающийся тем, что, с целью обеспечения резкого изменения магнитной восприимчивости при температурах 158-185 C за счет фазового перехода, он дополнительно содержит оксид циркония и имеет следующий состав (Т1,1 Zr> )> 05, где зЗ 0 003 W-0 05

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Adler О., Rev. Modern Рlys.

1968, N 4, с.714.

2. Mu lay 1. й., Dan ley lp. l ., l.Appl Plys 41, 1970, N 3, с.877.

5 9374 кают в течение 30 ч (вакуум в печи l0 мм рт.ст.).Рентгенографические исследования свидетельствуют об од-, нофазности полученного материала.

Объем элементарной ячейки V=351,67 A, % угол моноклинности Р 91,80О

Элементарный состав, вес.3:

Ti 63,90

Zr 0,41

О (по разности) 35,69 1О. что соответ ст вует формуле (Т1 7.г ) 0

ОЩ7 Ц003 з 5

Данные измерения магнитнои воспрй- . имчивости:

Хг 21 С =0,49 10 эме/г

Хг 300 C=3,29. 10 эме /r 15

Тпе =185 С, где Х1.С граммо-. вая магнитная восприимчивость при

21 С, Хг - граммовая магнитная восо приимчивость при 300 С, ТпеР-температура фазового перехода. 26

Пример 2. Берут 4,2047 г

Ti0, 0,2702 r ЕгО, 0,5511 r

Т1Н . Синтез проводят так же, как описано в примере 1. Рентгенографические исследования подтверждают 2$ однофазность полученного материала.

Объем элементарной ячейки Ъ =

Î ô

=351,52A, угол моноклинности

=91,69.

Элементный состав, вес.3:

Ti 60 92

Zr 4,00

О (по разности)35,08, что соответствует формуле (Т в,ьт Ег„о ) О .

Данные измерения магнитной восприимчивости:

Х с=1,02. 10 6 эме/г

Х o=3,25. 10 эме/г.

- Т„Р =169 С.

Пример 3. Берут, 4,0783 r

Т10>, 0,4015 г Zr0> и 0,5441 г Т1Н .

Синтез проводят так же, как описано i

937422

Фиг.1

Редактор О.Половка

Заказ 4366/30 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11,3035, Москва, N-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ч л ф

% ф

1 ь ф ь

Ю жги Ю и Ж Юпюгм

Тем ераюурд, с

Составитель В.Соколова

Техред А. Бабинец Корректор Л.Бокшан.