M 형 6 각형 철산소체 Afe 12O 19(A=Sr, Ba, Pb) 는 전통적인 영구 자석 재료일 뿐만 아니라 마이크로웨이브와 자기광 장치에도 사용됩니다. 고밀도 자기 기록 매체가 널리 사용되고 있다. M 형 철산소체를 준비하는 방법에는 화학침전법, 유리결정화법, 수열, 도자기법, 젤법 등 여러 가지가 있다.
M 형 영구 자석 철산소체는 아철자성이다. 철이온은 각각 기호 2a, 4f2, 12k (팔면체 좌석), 4f 1 (사면체 좌석), 2b (5 개의 산소 이온으로 구성된 6 면체 좌석) 를 사용하는 5 가지 결정체 좌석에 있습니다. M 형 페라이트 구조에는 5 개의 자성 서브 격자가 있습니다. 슈퍼 교환의 결과로, 세 개의 하위 격자 2a, 2b, 12k 의 이온 자기 모멘트는 서로 평행하게 배열되어 있으며, 두 개의 하위 격자 4f 1 및 4f2 의 이온 자기 모멘트는 위의 세 하위 격자의 자기 모멘트와 반평행하게 배열됩니다. 따라서 포화 자화 MS 는 그리 높지 않습니다. M 형 영자철산소체의 자성 성능을 높이는 연구가 줄곧 진행되고 있다. 최대 자기 에너지 축적의 이론적 값은 (BH)Max=u0MS/4 이므로 재질의 포화 자화 MS 는 영구 자석 산소체의 (BH)Max 이론값의 상한선을 결정합니다. 보통 실제 재료가 도달할 수 있는 자기에너지 축적은 이론값의 약 90% 에 불과하다. 높은 (BH)Max 를 얻으려면 MS 를 높여야 합니다. 또한 충분히 높은 교정력 HCj 가 필요합니다. 영구 철산소체
HCj. 주로 높은 자기 결정 비등방성 및 적절한 입자 크기에 따라 달라집니다. 제품의 미시 구조를 엄격하게 제어하여 결정립 크기를 단일 도메인으로 유지해야 한다.
M 형 철산소체의 본질적인 성질을 개선하기 위해 많은 연구는 양이온 대체에 기반을 두고 있으며 Ms 를 개선하여 높은 (BH)MaX 를 얻는다. 。 1989 년 R. Coehom 등은 실험에서 처음으로 Fe3B 와 Nd2Fel4B 가 소프트 자기장에서 결합되는 것을 발견했다. 독일 KNE1991/KLOC-0 최근 몇 년 동안 금속 나노 복합자석 ND2FE14B/알파-FE 에 대한 연구는 많았지만 영구 자석 철산소체와 연자상 간의 결합 연구는 거의 없었다. 주된 이유는 포화자화 강도가 높고 철산소 공예에 적응성이 강한 연자성 물질을 찾기가 어려워 교정력이 많이 떨어지지 않기 때문일 수 있다.
본 논문에서는 Sol-Ge 1 방법을 사용하여 M 형 A 스트론튬 페라이트를 제조하고 나노 결정 γ-Fe2O3 (87.7 누르 -g) 및 SRFE12O/KLOC-0 을 상세히 연구 하였다. 이 연구는 아직 문헌 보도를 보지 못했다.
1 실험 및 측정
N (Sr)/n (Fe) =112 의 비율에 따라 일정 양의 분석 순수 Fe (NO3) 3 9h2o 를 증류수에 용해시켜 골고루 섞은 후 모액의 pH 가 중성이 될 때까지 물로 침전물을 반복해서 세탁하여 침전물에 포함된 NO3 이온을 완전히 제거한다. 소득침착과 SrCO3 은 60 C 에서 구연산과 에탄올용액에 용해되어 투명한 갈색 용액을 맑게 한다. 항온을 60 C 에서 천천히 증발시키면 용액의 점도가 점차 증가하여 걸쭉한 젤라틴 제품이 생성될 때까지 증가할 것이다. 젤을180 C 에서 건조하고 경화된 젤산물을 얻어 젤을 분말로 갈아서 500 C 에서 5 시간 동안 보온하여 유기물을 완전히 분해하여 샘플의 전구체를 얻는다. 샘플을 두 부분으로 나눕니다. 하나는 분말 샘플을 보관하고 다른 하나는 2t/cm2 의 압력으로 원형 슬라이버로 눌러줍니다. 동시에 샘플을 일정 온도에서 굽고 3 시간 동안 유지하여 구조 분석과 자기 측정을 한다.
샘플의 상 구성은 X-레이 회절 (XRD) 에 의해 결정됩니다. 투과 전자 현미경으로 샘플의 모양과 크기를 측정했다. 진동 샘플 자력계 (VSM) 를 사용하여 18 KOe 의 외야에서 포화자화 강도 σs 와 내재 교정력 HCj 를 측정했습니다.
2 결과 및 토론
그림 1 은 얻은 샘플의 XRD 회절 스펙트럼입니다. 보시다시피 온도가 500 C 일 때 얻은 샘플은 γFe2O3 과 SrCO3 입니다. 온도가 600 C 일 때 영자상 M 형 SrFe 12O 19 와 연자상 γ-Fe2O3 이 있습니다. 600 C 에서 800 C 까지 영구 자석 SrFe 12O 19 의 회선 피크가 증가하고 소프트 상 γ-Fe2O3 의 회절 피크가 감소합니다.
약함, 850 C 에서는 연자상-FE2O3 의 회절봉이 모두 사라진다.
그림 2 는 연 자성 상 γ-Fe2O3 (1 19) 회절 피크가 열처리 온도에 따라 변하는 국부 스펙트럼으로, γ-Fe2O3 (1/ 따라서 온도가 800 C 이하일 때 연자상과 경자상이 있다고 볼 수 있다. 온도가 850 C 를 넘으면-FE2O3 의 회절봉이 사라지고 순수 영자상 SrFe 12O 19 를 얻는다.
그림 3(a) 의 투과 전자현미경 (TEM) 사진에서 볼 수 있듯이 열처리 온도가 500 C 일 때 매우 균일한 플루토늄-FE2O3 을 얻을 수 있으며, 그 경로는 약 40 나노미터입니다. 온도가 600 C 로 올라가면 눈에 띄는 6 자 SrFe 12O 19 (그림 3( b)) 가 있고 지름이 약 80nm 이다. 육각형 페라이트 주변에는 입자 크기가 약 40nm 인 작은 입자가 있습니다.
γ-Fe2O3 은 아직 완전히 반응하지 않은 것으로 추정된다. 온도가 800 C 이면 작은 입자의 수가 현저히 줄어들어 그림 3(C) 과 같이 육각 철소체 결정립에 부착되어 있습니다. 6 자 철산소체의 입자경로는 크게 변하지 않고 약 80 ~ 100 nm 입니다. 로스팅 온도가1000 C 일 때 투과도금 사진 그림 3(d) 에 따라 규칙성이 매우 균일하고 분산성이 좋은 6 각형 철산소체, 약 400nrn 이 형성된다.
VSM 측정 단위는 표 1 에 나와 있습니다. 포화자화 강도는 열처리 온도가 높아지면서 증가한다는 것을 알 수 있다. σS 와 고유 교정력 Hcj 의 변화. 로스팅 온도가 500 C 일 때. σS 는 50 입니다. Lemu/g 는 주로 γ-Fe2O3 의 기여이지만 예상보다 낮습니다 (이론적으로는 87.7 emu/g). 이것은 열처리 온도가 낮고, 일부 무정형 비결정질, 그리고 일부 SiCO3 이 있기 때문일 수 있습니다. 온도가 800 C 일 때, 분말이든 슬라이버든
σS 와 Hcj 모두 최대값에 도달했습니다. σS 는 SrFe 12 O 19 의 이론값 72emu/g 를 초과합니다. 850 ℃의 σS 와 Hji 가 800 ℃의 σS 와 Hji 보다 작습니다. 온도가 올라감에 따라 입자가 단일 도메인에서 다중 도메인으로 자라면서 HCj 가 불가피하기 때문입니다.
하강했지만, S 는 증가하지 않았다.
표 1 로스팅 온도 및 샘플의 포화 자화 σS 및 내고유 브리지 교정력 Hcj
온도
/℃
σS/emu? G- 1
Hcj/Oe
최대/메가초점
500
50. 1
360
600
※ 답
B
53. 1
54. 1
435 1
3978
0.52
0.89
700
A
B
69.0
68.5
435 1
4007
팔백
A
B
75.9
75.6
6400
60 15
1.52
1.87
850
A
B
72.9
73. 1
5867
5826
A※ 는 분말 샘플이고 b: 프레스 플레이크 샘플입니다.
그림 4 와 그림 5 는 각각 600 C 와 800 C 에서 구운 샘플의 히스테리시스 루프를 보여줍니다. 가루의 히스테리시스 루프라인이 벌의 허리 모양이라는 것을 알 수 있다. 그림 2 와 함께 연자상-FE2O3 과 영자상 M 형 SrFe 12O 19 단순 혼합 중첩 결론을 내릴 수 있습니다. 그러나 같은 조건에서 스택 샘플은 부드러운 히스테리시스 루프이며, 소프트 상 γ-Fe2O3 과 영구 자석 상 m 형 SrFe 12O 19 는 자기 교환 커플링이라고 생각할 수 있습니다.
결정립 교환 커플 링 상호 작용은 두 개의 인접한 입자가 직접 접촉할 때 인터페이스에서 서로 다른 방향을 갖는 자기 모멘트가 생성하는 교환 커플 링 효과입니다. 이는 자기 모멘트가 각각의 자화 방향을 따라 이동하는 것을 방지합니다. 인터페이스의 자기 모멘트 방향을 한 입자의 자화 방향에서 다른 입자의 자화 방향으로 지속적으로 변경하고 무질서한 방향의 입자의 자기 모멘트를 평행하게 배열하여 외부 자기장의 컴포넌트를 따라 자기 모멘트를 증가시켜 나머지 자기 증가 효과를 생성합니다. 적층 샘플의 부드럽고 단단한 자성 입자가 매우 가깝기 때문에 자기 모멘트 방향은 나노 입자 γ-Fe2O3 을 통해 한 SRF 12O 19 입자의 자화 방향에서 다른 SRF12o/로 연속적으로 변경됩니다 입자의 자화 방향. 그림 4 와 그림 5 의 두 번째 사분면에 있는 탈자 곡선을 보면 시트로 눌린 샘플이 볼록한 부드러운 곡선임을 알 수 있습니다. 그러나 교환 커플링은 각 입자의 비등방성을 약화시키고 결정립 인터페이스의 효과적인 비등방성을 감소시켜 Hcj 를 낮춥니다. 표면에서 볼 수 있듯이, 800 C 로스팅된 플레이크 샘플의 HCj 는 분말 샘플보다 400Oe 가까이 낮지만, 최대 자기 에너지 (BH) 맥스는 분말 샘플보다 0.35MGOe 높다.
결정립 교환 커플링 효과는 단거리 효과로, 그 영향 범위는 결정립 벽의 두께, 일반적으로 나노미터와 같다. 결정립 교환 커플링의 강도는 결정립 커플링의 정도와 결정립 크기 및 방향과 관련이 있습니다. 그림 3 의 가열 온도는 800 C 미만이고 SrFe 12O 19 는 80nm 미만이지만 6 자 γ-Fe2O3 주위에는 40mn 이하의 작은 입자가 있습니다. 플루토늄-FE2O3 으로 확인되면 소프트, 하드 자기상 간의 교환 커플링이 발생할 수 있습니다.
또한 결정립 인터페이스 접촉이 많을수록 직접 커플링이 많을수록 교환 커플링이 강해집니다. 따라서 얇게 눌린 샘플의 교환 결합 효과가 강할수록. γ-Fe2O3 은 큐빅 스피넬 구조이며 Fe(Fe5/3□ 1/3)O4(□ 양이온 빈자리를 나타냄) 로 나타낼 수 있으며, 그 구조는 srfe1과 유사합니다 우리는 γ-Fe2O3 입자가 단순히 SrFe 12O 19 입자의 S-block 표면에 흡착되는 것이 아니라 스피넬 구조의 γ-Fe2O3 의 빈자리와 srfe1이라고 생각할 수 있습니다 결정립 크기가 작을수록 단위 볼륨의 표면적 (표면적 대비) 이 커질수록 인터페이스에서 교환 커플링 상호 작용이 자석 성능에 미치는 영향이 커진다고 할 수 있습니다.
3 결론
졸-겔법으로 나노미터 M 형 철산소체를 준비했다. X-레이 회절 (XRD), 투과 전자현미경 (TEM) 및 진동 샘플 자력계 (VSM) 를 이용하여 나노 M 형 철산소체의 성장기리와 자기성을 연구했다. 500 C 탈탄 후, 주성분은 γ-Fe2O3 과 SrCO3 이며, 입자 크기는 약 40nm 이다. 600 ~ 800 ℃에서 γ-Fe2O3 과 srfe12o19,850℃ 이후 srfe12o/kloc 소성 온도가 600 ~ 800 C 일 때 6 자 SrFe 12O 19 가 나타나고 입자 크기는 약 80nm 입니다. 육각철산소 주변에는 아직 입자 크기가 약 40nm 인 작은 알갱이가 남아 있어 완전히 반응하지 않는 플루토늄-FE2O3 으로 추정된다. 로스팅 온도가1000 C 일 때 투과전경 사진 (D) 에 따라 분산성이 좋은 6 자 철산소체가 형성되어 약 400nrn 이다. 온도가 800 C 이면 분말이든 플랩이든, S 와 HCj 가 최대치에 도달하고, S 는 SrFe 12O 19 의 이론값 72em/g. 850℃ C 를 초과한다. г s 및
HCj 가 800℃ 미만일 때 HCj.
(2) 물상 분석과 자기성능 테스트를 통해 소결 온도가 600 ~ 800 C 일 때 분말 샘플의 자기순환선이 꿀벌 허리 모양으로 되어 연자상 γ-Fe2O3 과 영자상 M 형 SRFE12O/KLOC-를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 같은 조건에서 스택 샘플은 부드러운 히스테리시스 루프로, 연자성-FE2O3 과 영자상 M 형 SrFe 12O 19 에 자기 교환 커플링이 있다고 생각할 수 있습니다. 800 C 샘플의 경우, 플레이크 샘플의 내재 교정력 Hcj 는 분말 샘플보다 400Oe 가까이 낮지만, 최대 자기 에너지 (BH) 맥스는 분말 샘플보다 0.35MGOe 높다.