OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ

Rozkład jonów ferrytu litowego w sieci krystalicznej spi­

nelu, jak już wspomniano, jest całkowicie odwrócony; jony Li zajmują więo miejsoa oktaediyczne.

Badany ferryt Li-Ni-Zn jest ferrytem złożonym i może być rozpatrywany jako roztwór stały typu podstawieniowego, który powstał z ferrytu litu, niklu, cynku i ferrytu żelaza. Wiel- kości promieni jonów Li, Ni i Zn nie różnią się wiele: Li - 0,78 i, Ni2+ - 0,78 i, Zn2+ - 0,82 £, stąd ferryty tych me­

tali będą tworzyły między sobą roztwory stałe w nieograni­

czonym zakresie.

63

-Uzyskane wyniki rentgenowskiej analizy fazowej wykazały, że w mieszaninie wyjściowej istnieją dwie fazy: oc -Pe20^ i Li2C03.

Dalej stwierdzono, że w zastosowanych, warunkach syntezy od temperatury 520°C i czasu trwania reakcji 15 minut tworzy się faza spinelowa. W temperaturach 520 <7 600°C zawartość fazy spinelowej rośnie wyraźnie w zależności od czasu trwania re­

akcji, natomiast maleje zawartość fazy oc -Fe20j. W tempera­

turach powyżej 700°C fazy wyjściowe są już niewykrywalre. Za­

leżność /w podanym wyżej zakresie temperatur/ tworzenia się fazy spinelowej i zanikanie oc-Fe2 0j od temperatury i czasu trwania syntezy obrazuje rysunek 3 . Rentgenowską analizą fa­

zową objęto produkty reakcji z całego zakresu badań przebie-r gu reakcji.

Badania rentgeno-strukturalne produktów reakoji objęły również oznaczenie stałej sieciowej fazy spinelowej, W tem­

peraturze powyżej 1000°C stwierdzono wzrost wartości stałej sieciowej w zależności od temperatury reakcji, co obrazuje rys. 4. Zmiany stałej sieciowej wynoszą 6 tysięcznych i.

Wyniki termicznej analizy różnicowej przedstawia rys. 5»

Efekt endotermiczny, którego ekstremum występuje przy 320°C, O.

należy przypisać utlenianiu Fe . , równocześnie jednak w mia­

rę podwyższania temperatury rozpoczyna się rozkład LigCOj.

Temperatura 630°C, w której występuje ekstremum endotermicz- nego efektu jest zbieżna z temperaturą rozkładu Li2C0j - 618°C. Charakterystyczny efekt endotermiczny między 1000 t 1100°C świadczy o procesie redukcji.

Fragmenty wyników analizy termograwimetrycznej przedstawia rysunek 6 , obejmują one wyniki analizy uzyskane w warunkach izotermioznyoh, a więc w warunkaoh w jakich przeprowadzano wszystkie syntezy w azasie badań.

Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że uby­

tek oiężaru próbek dla niższych temperatur rośnie wraz ze

KZGLąDHAIMTEHSYłWOŚĆKfLEŁSO

64

-Ry*. 3. Zależność względnej Intensywności refleksów oc-Fe„G, /112/

i fazy spinelowej /220/ w produktach reakcji od temperatury i czasu izotermicznego przebiegu reakcji

/ /

-VI--- -800 900 tooo łłOO l2oo <3oo "TT^ćT”

Rys. 4. Przebieg zmian stałej sieciowej fazy spinelowej od temperatu­

ry syntezy. Czas syntezyt 1 godz.

65

-Hya. 5» Termiczna analiza różnicowa badanej mieszaniny

2

Rys* 6« Analiza termograwimetryczna badanej mieszaniny w warunkach izo—

termicznych

66

-wzrostem temperatury, ale już przy 700° C po ozasie trwania syntezy 10 min,ut procentowy ubytek jest identyczny jak dla temperatury 800°, 900° i 1000°C.

Ponowny wzrost ubytku stwierdzono w temperaturze powyżej 1000°C, co wiąże się bezsprzecznie z procesem redukcji. War­

tość namagnesowania nasycenia na jednostkę masy wskazuje na to, że zawartość fazy magnetyoznej i tworzenie się ferrytu są zależne od temperatury i czasu reakcji.

Z oznaczonych wartości namagnesowania nasycenia wynika, że reakcja tworzenia się fazy magnetycznej zachodzi głównie w temperaturach 500 f 700°C, tj. w identycznym zakresie jak tworzenie się fazy spinelowej. Wykazała to rentgenowska anali­

za fazowa, z tym, że pierwsze ślady fazy magnetycznej wystąpi­

ły już w produktach ogrzewanych w temperaturze 500°C przez 180 minut /co świadczy o większej dokładnośoi tej metody/.

W temperaturaoh powyżej 800°C już po 15 minutach zmiany wartości namagnesowania nasycenia są minimalne i nie zależą od czasu trwania reakcji.

Fragmenty otrzymanych wyników, które obejmują zakres tem­

peratur tworzenia się fazy magnetyoznej przedstawia.rysunek 7*

Maksymalną wartość namagnesowania nasycenia 5 9 ,8 — J stwierdzono w produktach syntezy przy temperaturze 1300°C i ozasie ogrzewania 300 minut.

Na podstawie pomiarów elektrycznej oporności właściwej stwierdzono bardzo wyraźny spadek jej wartości w produktach syntezy w zakresie temperatur 1000°C r 1300°C; wyniki zawie­

ra tabela 4.

Skład chemiczny fazy spinelowej ulega więo zmianie, świad­

czył o tym wzrost stałej sieciowej, wyniki analizy termogra- wimetrycznej, termicznej analizy różnicowej, zmiany opornoś­

ci właściwej, potwierdziły to również wyniki analizy chemicz­

nej produktów prooesu tworzenia się ferrytu w zależności od temperatury i czasu jego trwania, ściśle mówiąo, analiza ta

67

-potwierdziła występowanie zmian stopnia utlenienia jonów Fe w badanym ferrycie.

fiys. 7* Wartość namagnesowania nasycenia / 6 / produktów reakcji przy temperaturach 520 C, 600 C, 700 C w zalotności od czasu trwa­

nia reakcji

Tabela 4-Oporność właściwa próbek otrzymanych w różnych warunkach syn­

tezy

Warunki syntezy próbek Oporność właściwa w ĆŁ . om

800°C/5 godz. 2,5 . 107

900°C/3 godz. 2 ,1 . 107

1000°C/5 godz. 1 , 1 . 107

11Ó0°C/5 godz. 1 , 2 . 104

1200°C/5 godz. O • 0 1 V>J

1300°C/3 godz. 3,5 • 102

1300°C/5 godz. 1 ,6 . 105

68

-Otrzymane wyniki przedstawia tabela 5« Analizą ohemiczną objęto oznaczenia składników podstawowych oraz analizę tleno­

wą.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że początkowo występujące jony Fe2+ ulegają w temperaturze powyżej 600°C utlenieniu, a od 900°C w zależnośoi od czasu trwania syntezy

Oi

następuje proces redukcji i zawartość jonów Fe wzrasta aż do wielkości 2,28% wag. w temperaturze 1300°C po 5 godzinnym ogrzewaniu.

Uzyskane z kompleksowych badań wyniki świadczą o tworzeniu się magnetytu, tj. powstawaniu roztworu stałego magnetytu w ferrycie Li-Ni-Zn. Promień jonowy Fe jest większy od promie­

nia Fe^+ i wynosi 0,83 natomiast promień jonów Fe^* jest równy 0 ,6 7

Stała sieciowa ferrytu litowego określona jest wartością 8 ,3 3 2 , natomiast magnetytu - 8 ,3 9 X» stąd wzrost stałej sie- .ciowej.

Ubytku litu z ferrytu w całym badanym zakresie temperatur syntezy nie stwierdzono /w ramach dokładności zastosowań me­

tody analitycznej/[1]. Otrzymane wyniki pozwoliły więc na określenie przebiegu tworzenia się ferrytu Li-Ni-Zn.

Proces rozpoczyna się w temperaturze 500°C po 180 minutaoh ogrzewania, synteza ferrytu Li-Ni-Zn następuje głównie w za­

kresie temperatur 520 ■? 700°C, a powyżej tej temperatury wys­

tępuje tylko faza spinelowa /magnetyczna/. Do temperatury 600°C przy zastosowanych surowcach i sposobie przygotowania

2+