Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Обзор литературы по проблеме 9
1.1 История развития керамики 9
1.2 Керамика на основе Al2O3 10
1.3 Керамика на основе MgO 12
1.4 Технологии получения изделий из керамики 14
1.5 Особенности керамики 19
2 Образцы и методы 21
2.1 Метод SPS 21
2.2 Рентгендифракционный анализ 23
2.3 Оптическая микроскопия 26
2.4 Методы измерения магнитных свойств 28
3 Исследовательская часть 31
3.1 Исследование оптического микроскопа 31
3.2 Рентгенофазовый анализ 34
3.3 Исследование магнитных свойств 37
3.4 Особенности строения кристаллических фаз в системе Al2O3 и ..
MgO полученной спеканием SPS 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
Начало XXI века без преувеличения можно назвать эрой микроэлектроники. В течение последних 50 лет мир был свидетелем технологической революции, ставшей возможной благодаря цифровой логике и базирующимся на ней информационным технологиям. Однако в любых устройствах, от первого транзистора до современных поражающих своими вычислительными возможностями микропроцессоров, микроэлектроника в основном использует только одно свойство электрона - его заряд. В то же время электрон имеет еще одну, правда, сугубо квантово-механическую характеристику - собственный угловой момент, или спин (и связанный с ним магнитный момент), - которая вплоть до недавнего времени не пользовалась особым вниманием разработчиков и исследователей. Сегодня ситуация меняется, и в свет выходит новая технология, получившая название - спинтроника.
Преимущество спинтроники заключается в том, что в данных устройствах переворот спина практически не требует затрат энергии, а в промежутках между операциями устройство отключается от источника питания. Если изменить направление спина, то кинематическая энергия электрона не изменится. Это означает, что тепло почти не выделяется. Скорость изменения положения спина очень высока. Эксперименты показали, что переворот спина осуществляется за несколько пикосекунд.
Большое внимание в настоящее время уделяется поиску новых материалов, обеспечивающих эффективную генерацию спин-поляризованных токов при комнатных температурах и совместимых с хорошо разработанными технологиями современной электроники. Помимо базовых материалов спинтроники - ферромагнитных металлов Fe, Co и Ni, перспективными считаются слаболегированные ферромагнитные полупроводники, полуметаллические ферромагнитные оксиды, сплавы Гейслера и некоторые органические материалы [1].
Сегодня керамика вызывает повышенный интерес в качестве принципиально нового класса материалов спинтроники. Преимущество керамических материалов по сравнению с металлами и высокомолекулярными соединениями заключается в способности к длительному функционированию в условиях повышенных температур и коррозионно-активных сред без значительной деградации механических свойств. Это делает керамику уникальным теплоизоляционным, конструкционным и фильтрующим материалом. Одной из самых важных и сложных проблем керамического материаловедения является создание керамик сочетающих малую плотность и повышенные механические свойства. В качестве дополнительного (или самостоятельного) часто выдвигается также требование повышенной стойкости к термоударам [2].
Эффективным способом получения мелкозернистой структуры в керамиках на основе оксида алюминия является использование новых методов спекания, среди которых одним из наиболее эффективных является технология элек- троимпульсного плазменного спекания (ЭИПС), в иностранной литературе используются термины «Spark Plasma Sintering» (SPS). Суть метода ЭИПС заключается в контролируемом нагреве порошкового материала в токопроводящей пресс-форме посредством пропускания последовательности миллисекундных импульсов переменного тока большой мощности. Спекание проводится в контролируемой атмосфере с одновременным приложением одноосного механического напряжения.
Дополнительное повышение физико-механических свойств керамик на основе оксида алюминия при использовании ЭИПС может быть обеспечено за счет использования малых добавок частиц второй фазы, препятствующих миграции границ зерен (например, MgO, CaO, ZrO2, SiC, TiC и т. д.). Следует отметить, что в настоящее время существует достаточно большое количество работ, посвященных электроимпульсному плазменному спеканию субмикронных порошков оксида алюминия, в которых было показано, что метод ЭИПС является эффективным способом получения высокоплотных керамик с субмикронной структурой [3].
1 Проведено исследование структуры образцов полученных по разным режимам в оптическом микроскопе, показано влияние термического режима спекания на структуру.
2 При температуре спекания 1200 °C происходит формирование трех новых фаз: шпинель - MgAl2O4, карбонат магния - MgCO3 и оксикарбид алюминия - Al2OC.
3 Исследован фазовый состав образца при t = 1400 °C и показано, что в результате воздействия высокой температуры и давления, а также взаимодействия шихты и графитовой матрицы происходит возникновение новой фазы - карбида алюминия AI4C3.
4 Исследованы магнитные свойства образца (1400 °C) методом крутящих магнитных моментов. Показано что образец магнитно-неоднороден и обладает двумя осями намагничивания, что свидетельствует об возникновении в его структуре магнитной фазы, упорядоченно ориентированной по его сечению.
5 Процесс фазового перехода осуществляется путем превращения оксида алюминия Al2O3 в промежуточную фазу Al2OC, а затем при повышении температуры в карбид алюминия Al4C3, при этом избыточный кислород входит в состав магнезита MgCO3, возникающего на основе оксида магния MgO.
