Magniy ishlab chiqarish texnologiyasi

3.Magniyning xarakteristikalari
Magniyning xarakteristikalari singil metall, alyuminiyga o'xshaydi. Barcha metall elementlarning eng quyi zichligi bu engil holga keltiribgina qolmay, balki juda kuchli, korroziyaga chidamli va oson ishlov berish mumkin.

Tarix

Magnezium 1808-yilda Sir Humphrey Davy tomonidan noyob element sifatida topildi, ammo 1831-yilgacha metall shaklda ishlab chiqarilmadi. Antoine Bussy suvsiz magnezium xlor bilan tajriba paytida magniy hosil qildi.
Elektrolitik magniy ishlab chiqarish 1886 yilda Germaniyada boshlangan.
Mamlakat 1916 yilga qadar yagona ishlab chiqaruvchisi bo'lib, magniyga bo'lgan harbiy talab (parvozlar va o'q otish uchun) AQSh, Buyuk Britaniya, Frantsiya, Kanada va Rossiyada ishlab chiqarishga olib kelgan.
Nemis ishlab chiqarish fashistlarning harbiy kengayishini qo'llab-quvvatlashiga qaramasdan, dunyo magniy ishlab chiqarish urushlar orasidan tushib ketdi.
Germaniya ishlab chiqarishi 1938 yilga borib, 20 ming tonnaga etdi, bu global ishlab chiqarishning 60% ni tashkil etadi.
Magnitooptikning turli yo'nalishlari bo'yicha yirik tadqiqotlar o'tkazib kattagina iz qoldirgan olimlardan Borivik-Ramanov A.S., Smolenskiy G.A., Krinchik G.S., Pisarev R.V., Zvezdin A.K., Valiev U.V., Sokolov B.Yu. va boshqalarni keltirish mumkin. Magnitooptika bilan tanishishdan oldin keyinchalik kerak bo'ladigan yorug'likning ba'zi xossalari bilan tanishamiz. Ma'lumki yorug'lik elektromagnit maydon bo'lib, vaqt va fazoviy o'zaro H E^ ^ uzviy bog'langan elektr va magnit maydonlardan iborat. Odatda bizning H E^ ^ ko'zimiz vaqt bo'yicha bog'langan
va ning chastotaviy o'zgarishlarini HE22 sezadi ya'ni yorug'likning rangini, uning rangi hamda intensivligi va ga proportsionaldir. Biroq yorug'lik to'lqinining yana bir muhim xarakteristikasi mavjud - bu uning qutblanishi. Bu haqida maxsus qurilmalarsiz ham fikr yuritish mumkin. Agar yorug'lik qutblangan bo'lsa unda vektorning oxiri (bundan keyin qutblanish haqida fikr yuritilganda faqat uning tashkil etuvchisi uzunligi haqida gap boradi), ma'lum chastotada tebranish hosil qilib, ma'lum egri chiziqni chizadi 900 ya'ni ellipsni. Bunday yorug'lik, masalan, burchak ostida atmosferada E^ sochilganda, bizning ko'z tabiiy yorug'likdan farq qila olmaydi, chunki vektori xaotikdir. Maxsus asboblar mavjud bo'lib ular polyarizatorlar (qutblagichlar) deyiladi. Ular yordamida faqatgina qutblangan nurlarni olish emas, balki uning ba'zi qutblanish xarakteristikalarini ham aniqlash mumkin. Mazkur asboblar magnitooptik tadqiqotlarda keng qo'llaniladi. Ko'pgina polyarizatorlarning ishlash prinsipi 1808 yilda farangiston harbiy muhandisi Et'en Malyus tomonidan aniqlangan qiziqarli faktga asoslangan bo'lib, "polyarizasia" so'zini ham birinchi u kiritgan.
Ferritlar (lotincha "ferrum" - temir) Fe2O3 ning asosli oksidlar bilan hosil qilgan birikmalari hisoblnadi.Ko'pgina ferritlar yuqori magnitlanuvchanlik, yarimo'tkazgichlik yoki dielektrik xossalarga ega. Ferritlar tarkibiga kislorod anionlari O2- va ular orasida kislorod anionlari radiusidan kichik radiusga ega temir Fe3+ hamda Mk+ ioni joylashgan bo'ladi. Mk+ ioni turli valentlik va turli radiusli bo'lishi mumkin. Kation va anion orasidagi orsidagi Kulon (elektrostatik) ta'sir natijasida ma'lum bir tuzilishga ega bo'lgan kristal panjara hosil qiladi va bunda kationlar turli xil burchaklarda joylashishi mumkin. Fe3+ va Mk+ kationlarining tartubli joylashishi natijasida ferritlar ferrimagnetizmgahamda unga xos yuqori magnitlanuvchanlik va Kyuri nuqtasiga ega bo'ladi. Umumiy holda ularning formulasi: (Mk+O4)m\2-(Fe2O3)n ; bu yerda M- xarakterli metal; k- metal valenligi; m va n butun sonlar. Ferritlarning nomi undagi xarakterli metal ioni bilan aniqlanadi. Agar metal ioni nikel bo'lsa nikelli ferrit, marganes bo'lsa marganesli ferritlar deyiladi. Ferritlar tarkibiga kruvchi oksidlar miqdoriga qarab - monoferrrit, biferrit(di-) va poliferritlarga bo'linadi. Monoferritlardan ruxli va kadmiyli (ZnO-Fe2O3, CdO- Fe2O3) ferritlardan boshqa hammasi magnit xossani namoyon qiladi.
Yadro atrofida elektron(zaryadlangan zarracha) orbital moment impulsi (harakat miqdori momenti) ni hosil qiladi, bunda natijaviy moment impulsi. Elektron o'zining xususiy harakat miqdor momentiya'ni spin (S) ga ega. Impulsning to'liq moment J=LS ga teng. Ferritlarning asosiy boshqarib bo'ladigan parametrlariga: boshlang'ich va maksilmal magnit singdiruvchanlik, magnitlanuvchanlik to'yinish va qoldiq induksiya, koersitiv kuch va gisteresiz halqasi kiradi. Magnit xossalari va qo'llanilish sohasiga qarab ferritlarni quyidagi guruhlarga bo'lish mumkin:
• yumshoq magnitlar
• qattiq magnitlar
• giterezis halqasi tekis burchakli ferritlar
• O'YuCh (o'ta yuqori chastotali) - texnika uchun qo'llaniladigan ferritlar
• Ferroshpinellar, ferrogranat va pervoksit strukturali ferritlar yumshoq magnitlarga, geksaferritlar esa qattiq magnitlarga kiradi.
Ferritlar yarimo'tkazgichlar bo'lib, metallardan tayyorlangan ferromagnitlarga nisbatan nisbiy elektr qarshiligi million va undan ko'p marta katta. O'zgaruvchan magnit maydonda ishlashda ham ferritlarda uyurmalinuqtalar amalda hosil bo'lmaydi.Shuning uchun ham ferritlarni yuzlab megagers chastotalarda, metallardan tayyorlanganlarini esa o'nlab kilogerslarda ishlatish mumkin. Hozirgi vaqtda oddiy ferritlar juda kam ishlatilb, asosan aralash ferritlar ishlatiladi. Juda keng miqyosda yumshoq magnitlar, qattiq magnitli ferritlar, to'g'ri burchakli gisterezis halqali, O'YuCh texnikasi uchun qo'llaniladigan ferritlar va magnitostriksiyasi katta konstantali ferritlar qo'llaniladi.
Ferritlarni tayyorlashda boshlang'ich moddalar sifatida metal oksidlari, tuzlari va gidroksidlari xizmat qiladi. Shuning uchun ferritlarni tayyorlashda keramika texnologiyasidan foydalaniladi. Bu usul qadimdan ma'lum bo'lganligi bilan, nazariy asoslar yordamida texnik jihatdan yuqori sifatli ferritlar olish qiyin bo'lmoqda. Ferritlar texnologiyasining asosiy maqsadi ma'lum magnit va elektr xossali material olishdir. Sanoatda asosan uchta usuldan foydalaniladi: a) tuz va oksidlar kukunlari mexanik aralashmasi sintezi; b) qattiq tuzlarni termik parchalash; c) karbonat, gidrokarbonat va oksalatlarni birgalikda cho'ktirish.
Amalda keng miqyosda birinchi usul qo'llaniladi. Bu texnologiya bo'yicha ferritlarni tayorlash boshlang'ich moddalari sifatida kimyoviy formulaga mos keladigan metal oksidlari nisbati hisoblanadi.
Xomashyoga juda katta talablar qo'yiladi, chunki ferritlar tarkibidagi qo'shimchalar juda sezilarli darajada ta'sir qiladi. Ba'zi tadqiqotchilar fikricha qo'shimchalar miqdori massa jihatidan 0,01...0,05 %dan oshmasligi lozim[26]. Qimmatligi va qo'llanilishi qiyinligi sababli bunday toza xomashyoni zavodlar miqyosida qo'llash qiyin kechadi. Shuning uchun sanoatda ishlatiladigan xomashyodan sifati past mahsulot olinadi. Texnologiya uchun xomashyoning fizik-kimyoviy xossalari, ya'ni kristall panjaraning defektligi, zarrachalar sathi holati va hokazolar muhim ahamiyatga ega. Ferritlar ishlab chiqarishda asosiy xomashyo sifatida temir oksidi ishlatiladi, bunda ferritlar tarkibida uning miqdori 60 % dan 90% gacha bo'ladi. Shuning uchun eng ko'p qo'shimchalar temirli xomashyo bilan kirib qoladi. Kerak bo'ladigan qo'shimchalarsiz toza temir oksidi olish uchun qo'shimchalari ma'lum miqdorda bo'lgan xomashyo, ma'lum dispersli kukun, temir oksidining kristal panjara modifikatsiyasi nisbatlari va hokazo olinadi.
Keramik ferritlar kristal fazasi asosi temir oksidi va boshqa oksidlar hisoblanadi. Ferritlarning asosiy xossalari nafaqat ularning kimyoviy tarkibi va birikmalar strukturasi, balki olish texnologiyasi jarayonida beriladigan jism shakli mikrostrukturasiga ham bog'liq.
Magnitlar sanoatda juda jadal suratlarda kirib bormoqda magnitlar ikki turi mavjud bo'lib, magnitlar - bu boshqa metallarga tegmasdan jalb qiladigan yoki qaytaradigan maydon hosil qiluvchi materiallar xisoblanadi. Tabiiy magnitlar miloddan avvalgi 500 yildan kam bo'lmagan vaqtdan beri ishlatilgan va o'rganilgan 80-yillardayoq sun'iy magnitlarning yangi sinflari ishlab chiqilgan. Magnitlar oziq-ovqat ro'yxatini yopishtirishdan tortib muzlatgichgacha, elektr energiyasini ishlab chiqarish, Maglev poezdlarini ishlatish, elektromabilarda, akseal va radial, generorlarda, dironlarda va medidsinada ishlatilmoqda, Doimiy magnitlar eng ko'p tarqalgan turidir. Chunki magnitlanganidan so'ng, ular hech bo'lmaganda ma'lum darajada magnitlangan bo'lib qoladi, garchi ba'zi doimiy magnitlarga yuqori harorat ta'sir qiladi. Ba'zi doimiy magnitlar ma'lum bir haroratda kuchini yo'qotadi va oxir-oqibat haddan tashqari haroratda demagnetizatsiya qilinadi.
Doimiy magnitlar to'rtta materialdan foydalaniladi. Keramika yoki ferrit, alniko, neodimiyum temir (NdFeB) va samarium kobalt (SmCo). Magnetlar turiga ko'ra, alniko neodymium (NdFeB) magnitlar mavjud bo'lgan doimiy magnitlarning eng mashhur turi xisoblanib, bu turdagi magnitlar shamol turbinasidagi generatorlarda va dronlarda assiy qismi sifatida foydalaniladi.
Alnico magnit tayorlanishi, ular alyuminiy, nikel va kobalt birikmasi asosida tayorlangani sababli shunday nomlangan, bu turdagi magnitlar birinchi bo'lib 1940-yillarda ishlab chiqarish boshlangan. Ushbu turdagi magnit boshqa magnitlar bilan yon-mayon qo'yish orqali osongina magnitlanish kuzatiladi, Bu turdagi magnit boshqa barcha doimiy magnitlarga qaraganda yuqori haroratga chidamli xisoblanadi. Maqolalarni taxlil qilish natijasida Neodimiyum magnit turi o'zida uzoq vat o'ziga metalni torta olishi mustahkamligi sanoatda keng qo'llanilishga olib kelgan, bur turdagi magnitlar 1970-1980 yil oralig'ida yaratilgan tarkibi kobalt va temir qo'shimchasidan iborat.
Magnit metallardagi aylanish dinamikasi har doim ham nazariy, ham eksperimental nuqtai nazardan katta qiziqish uyg'otgan, chunki magnit maydonlar orqali muhitning magnitlanishini manipulyatsiya qilish zarurati tobora ortib bormoqda. Ular orasida Co2 FeAl (CFA) asosan o'rganilgan, chunki u yuqori, Kyuri haroratida_magnit maydon to'yinish nuqtasiga erishi mumkinligi adabiyotlarda aytib o'tilgan. Odatda metal magnit va materiallari quvat zichligi yuqori xisoblanadi. Magnit-rezonans tomografiyada foydalanish mumkin bo'lgan ajoyib superparamagnetizm xususiyatlariga ega. Superparamagnit NPlarning magnit xossalari ilovalarda yaxshi nazorat qilinishi mumkin, chunki ular tashqi magnit
maydonga kuchli javob beradi. Fe3O4 lar superparamagnit biomos keluvchi va MRI, elektron mikroskoplarda foydalaniladi. Nanosferalar va nanoprizmalar asosida monokristallar hosil qilinadi. Markazlashtirilgan kubik (fcc) struktura va ikki xil morfologiyaga ega (nanosferalar va nanoprizmalar) Fe 3 O 4 nanozarrachalari (NPs) oson bir bosqichli usul bilan sintez qilindi. Sintezlangan Fe 3 O 4 nanosferalar va nanoprizmalar monokristalli va magnit maydonda ajraladigan bo'lgan. Dibenzil efirga turli hajm nisbatlarida tayyorlanadi magnitning o'lchamlari 5 dan 21 nm gacha bo'lgan sintezdagi OAm miqdori Fe3O 4 morfologiyasini sezilarli darajada nazorat qilishi mumkin kristallangan yuzalarga ega bo'lgan panjara tuzilmalari turli sirt faol moddalar va erituvchilar nisbati shartlariga mos keladi. Sintetik Fe3O4 magnit shakli qanday bo'lishidan qat'i nazar, monokristalli edi.
Aylana harakatlanish natijasida halqalarda yulduzcha diffraktsiya nuqtalaridan tashkil topishi bir qator konsentrik doiralar kuzatiladi. Har bir nuqta monokristaldagi atomlarning bitta orientatsion tartibini ifodalaydi. Dog'lar nanoprizmalar yo'nalishining umumiy aylanish tendentsiyalari bo'yicha aylanalarga to'planadi. Bunday monokristallarni nozik va nazorat qilish qiyin bo'lib qolmoqda, ammo nanokompozitlarning yangi integratsiyalashgan xususiyatlari qiziqarli natijalar berishi kutilmoqda. Ferritlar ishlab chiqarishda gidravlik, richagli, ekstsentrik va boshqa presslardan foydalaniladi. Mahsulot turi va uning massasiga qarab presslash bosimi o'zgaradi (10 dan 300MPa gacha). Press-formada bir tomonlama presslashda bosim notekis taqsimlanishi tufayli bir jinsli bo'lmagan yarimmahsulot hosil bo'lib, tayyorlanadigan qismlar o'lchamini qisqartirib qo'yadi. Universal va bu kamchiliklarni oldini oladigan usulga gidrostatik (izostatik) presslash usuli kiradi. Bu usulda bosim suyuqlik orqali rezina qobiqli press-kukunga beriladi.Bunday usul bilan mayin devorlili murakkab shakllar olinadi.
Yuqori haroratli kuydirish jarayonida ferritlarning ishlatilish sohasini aniqlaydigan mikrostruktura hosil bo'ladi. To'g'riburchakli gisterezis halqali ferritlar uchun bunday xossalarga koersetiv kuch, tog'riburchaklilik va kvadrat koeffisiyenti, to'yinish magnitlanuvchanlik vaqti va boshqalar xosdir. Kichik donador ferritlar katta donador ferritlarga nisbatan tezroq ta'sir etuvchi ya'ni to'yinish magnitlanuvchanlik vaqti kichik bo'ladi. Donadorlik kattalashishi bilan koersitiv kuch pasayadi, lekin to'yinish magnitlanuvchanlik vaqti oshadi. Mikrostruktura har xil donador bo'lsa, uning gisterezis halqasi tekisburchakligi buziladi. Aylana halqali gisterezisga ega bo'lgan yumshoq magnitli ferritlar (yuqori singdiruvchan ferritlar)magnitxossalariga g'ovaklik, donalar o'lchami, donalar har xilligi katta ta'sir ko'rsatadi.