Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»:

Е. А. Скрылева

Н. Ю. Табачкова

К. Д. Щербачев

М. И. Воронова

Проведены исследования влияния обработки в магнитном поле на структуру и химический состав порошков восстановленного железа. Использованы методы просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, проведены измерения скорости коррозии. Показано, что обработка порошков в установке переменного магнитного поля при напряженности магнитного поля 0,1 Тл и частоте 21 Гц не привела к каким−либо изменениям в структуре и фазовом составе. Форма частиц порошка восстановленного железа сферическая, средний диаметр составляет 2—3 мкм, частицы покрыты аморфной оболочкой. В результате исследования химического состава поверхности частиц установлено, что оболочка представляет собой слой образовавшегося на воздухе естественного оксида/гидроксида трехвалентного железа. Разработана методика определения толщины оксидной оболочки для сферических частиц по отношению интенсивностей фотоэлектронных линий железа с нулевой валентностью и окисленного железа. Показано, что в образцах, обработанных в магнитном поле, толщина оболочки на 10—20 % меньше, чем в необработанном порошке. Обнаружено, что магнитная обработка существенно уменьшает скорость окисления порошков в агрессивной среде: чем больше время обработки, тем меньше скорость коррозии.

Авторы выражают благодарность сотруднице НИФХИ им. Л. Я. Карпова Г. Н. Маркосьян, проводившей измерения скорости коррозии, и сотруднику НИТУ МИСиС А. Ф. Боруну за разработку методики определения толщины покрытия на сферических частицах порошка по данным РФЭС.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (государственный контракт № 14.513.11.0006).
Исследования структуры и химического состава проводили на оборудовании центра коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» НИТУ МИСиС.

1. Al’shic, V. I. Magnitoplasticheskii effekt: osnovnye svoistva i fizicheskie mehanizmy / V. I. Al’shic, E. V. Darinskaya, M. V. Koldaeva, E. A. Petrzhik // Kristallografiya. − 2003. − T. 48, N 5. − P. 838—867.
2. Golovin, Yu. I. Magnitoplastichnost’ tverdyh tel / Yu. I. Golovin.  M. : Mashinostroenie−1, 2003.  107 p.

3. Morgunov R. B. Spinovaya mikromehanika v fizike plastichnosti / R. B. Morgunov // UFN.  2004.  T. 174, N 2.  P. 131—153.
4. Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na plastichnost’, foto− i elektrolyuminescenciyu monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, M. V. Badylevich, S. Z. Shmurak // PZhETF. − 2004. − T. 69, vyp. 2 − P. 114—118.
5. Golovin, Yu. I. Vliyanie magnitnogo polya na intensivnost’ elektrolyuminescencii monokristallov ZnS / Yu. I. Golovin, R. B. Morgunov, A. A. Baskakov, S. Z. Shmurak // FTT. − 1999. − T. 41, N 11. − P. 1944—1947.
6. Koplak, O. V. Magnitomehanicheskii effekt v pripoverhnostnyh sloyah kremniya Cz−Si /O. V. Koplak, A. I. Dmitriev, R. B. Morgunov // FTT. − 2012. − T. 54, Iss. 7. − P. 1350—1355.
7. Makara, V. A. Vliyanie slabogo magnitnogo polya na mikromehanicheskie i elektrofizicheskie harakteristiki kremniya dlya solnechnoi energetiki / V. A. Makara, O. A. Korotchenkov, L. P. Steblenko, A. A. Podolyan, D. V. Kalinichenko // FTP. − 2013. − T. 47, Iss. 5. − P. 652—657.
8. Lee, J. D. Magnetic field effects on the surface morphology of Mn−oxide / J. D. Lee, H. S. Kim, S. Y. Jeong, K. H. Kim, J. J. Lee, B. Y. Ahn, S. I. Kim // J. Korean Phys. Soc.  2007.  V. 51, N 3. P. 1109—1112.
9. Kim, J.−S. The effect of an applied magnetic field on the (111) texture of a NiFe layer for perpendicular magnetic recording media / J.−S. Kim, S.−H. Na, S.−K. Lim // J. Korean Phys. Soc.  2012.  V. 61, N 1.  P. 93—96.
10. Chibirova, F. Kh. Magnetic effects in Co3−Xo4 defect films from the data of emission Mössbauer spectroscopy / F. Kh. Chibirova // Phys. solid state.  2001.  V. 43, N 7.  P. 1291—1298.
11. Chibirova, F. H. Osobennosti perestroiki defektnoi struktury magnetita v vihrevom magnitnom pole po dannym messbauerovskoi spektroskopii / F. H. Chibirova // ZhFH. − 2008. − T. 82, N 9. − P. 1—3.
12. Grosvenor, A. P. Investigation of multiplet splitting of Fe 2p XPS spectra and bonding in iron compounds / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, M. C. Biesinger, N. S. McIntyre // Surf. Interface Anal.  2004.  V. 36.  P. 1564—1574.
13. Grosvenor, A. P. Studies of the oxidation of iron by water vapour using X−ray photoelectron spectroscopy and QUASES / A. P. Grosvenor, B. A. Kobe, N. S. McIntyre // Surf. Sci.  2004. V. 572.  P. 217—227.
14. Stervoedov, A. N. Osobennosti primeneniya rentgenovskoi fotoelektronnoi spektroskopii dlya opredeleniya tolshiny ul’tratonkih plenok / A. N. Stervoedov, V. M. Beresnev, N. V. Sergeeva // FIP FIP PSE. − 2010. − T. 8, N 1. − P. 88—92.
15. Mohai, M. Calculation of overlayer thickness on curved surfaces based on XPS intensities / M. Mohai, I. Bertoti / Surf. Interface Anal.  2004.  V. 36.  P. 805—808.
16. Tanuma, S. Calculations of electron inelastic mean free paths for 31 materials / S. Tanuma, C. J. Powell, D. R. Penn // Ibid.  1988.  V. 11.  P. 577—589.