稀土和过渡族co组合掺杂m型锶铁氧体的制备与表征

稀土和过渡族co组合掺杂m型锶铁氧体的制备与表征

近年来，随着汽车自动自行车办公自动化设备通信计算机网络等家用电器和电子信息产业的快速发展，永保山铁氧体的高性能化不断促进。作为一种传统的纳米材料，m型电池铁氧体受到人们的高度重视。为了获得高性能铁氧体，许多研究都是从合成和元素混合的基础上进行的。目前，制备方法主要包括陶瓷法、化学共享法、水热法、溶胶凝胶法等。通过混合或混合可以实现各种离子交换，是研究磁性材料交换、各磁体各向异性和材料磁性能、物理性能的重要方法之一。本实验主要利用陶瓷法制备稀土族La和过渡族Co组合掺杂的Sr1-xLaxFe12-xCoxO19(x=0～0.25)铁氧体,并分析不同掺杂量下的样品的结构和相变过程,以及样品晶格常数的变化和居里温度的变化.1实验1.1样品的制备以碳酸锶(SrCO3,98%)、氧化镧(La2O3,98%)、氧化铁(Fe2O3,99%)、氧化钴(Co2O3,98.5%)为原料,按Sr1-xLaxFe12-xCoxO19(x=0.00、0.05、0.08、0.10、0.15、0.18、0.20、0.25)化学计量进行配料,原料和水按1∶1搅拌均匀后加入行星式球磨机中,在行星式球磨机中球磨2h,使用Φ10mm硬质钢球,转速和球料比分别为200r/min和8∶1.干燥,研碎,过筛,压片,在500～1230℃于空气中退火,保温2h后,随炉冷却,制得不同退火温度下的系列样品.1.2晶体结构分析采用MXP18AHF型转靶X射线衍射仪(XRD,日本MacScience公司)分析样品的物相组成以及M相的晶格常数.X射线源采用Cu-Kα靶,波长0.15418nm,管压40kV,功率18kW,扫描步长0.02o,扫描速度8.00o·min-1.1.3内部温度计算公式ct样品居里温度由热磁曲线(VSM,日本理研公司,BH-55)确定,测量磁场为80kA/m.2结果与讨论2.1亚铁磁相-fe2o3和srfe2o4亚铁磁相图1所示是x=0.15时样品(Sr0.85La0.15Fe11.85Co0.15O19)的X射线衍射谱,可以看出,当退火温度为500℃时,所得样品为尖晶石结构的γ-Fe2O3和少量SrCO3.当温度550℃时,开始出现亚铁磁相γ-Fe2O3和SrFe2O4(反铁磁相).当温度为650℃时可以看到有永磁相M型SrFe12O19和亚铁磁相γ-Fe2O3出现.从650℃到850℃之间,永磁相SrFe12O19衍射峰增强,而亚铁磁相γ-Fe2O3衍射峰减弱,而到850℃时亚铁磁相γ-Fe2O3衍射峰全部消失,得到了单一的M相.随着温度的升高,亚铁磁相γ-Fe2O3和SrFe2O4(反铁磁相)不断减少.测量发现,在500～900℃样品的比饱和磁化强度σs和矫顽力Hc不断增加,从而样品的磁性能不断增强.文献报道,对于La、Co组合取代的Sr1-xLaxFe12-xCoxO19样品,当x≤0.3时,样品为单一的磁铅石相结构;当x>0.4时,样品出现LaFeO3和CoFe2O4相.2.2晶体结构的变化晶格常数a和c是以衍射峰(008)和(007)的Dhkl值按六角晶系晶面间距公式:dhkl=1/43(h2+hk+k2a2)+l2c2−−−−−−−−−−−−−√dhkl=1/43(h2+hk+k2a2)+l2c2计算得到.表1和图2所示给出了1215℃烧结样品的晶格常数a、c与x的变化关系以及c/a的数值.发现,随着x的增大六角晶体晶格常数a没有显著变化,晶格常数c线性减小,减小的原因与La3+(0.122nm)和Sr2+(0.127nm)、Co2+(0.069nm)和Fe3+(0.067)离子半径不同有关,晶格常数的减小以及随x的增加分子量的增大导致了密度的增大.穆斯堡尔谱研究表明,大部分的Co2+代替Fe3+占据4f2位(自旋向下)和2a位(自旋向上),同时,少数2a位的Fe3+变价为Fe2+.Co2+在4f2和2a亚晶位上的分布是随机的.这说明了La3+,Co2+离子已经以填隙的形式进入了锶铁氧体的晶格结构中.2.3铁氧体的晶体结构图3所示是1231℃温度下Sr1-xLaxFe12-xCoxO19样品的居里温度Tc随掺杂含量x的变化关系曲线.居里点是磁性材料重要的内禀特性之一,也是铁氧体永磁材料重要的性能参数.应用各种方法制备的M型铁氧体,居里点一直比较高,一般为500～600℃左右.图3所示给出的是在1230℃温度下烧结样品通过VSM(80kA/m)测量曲线,得到的Sr1-xLaxFe12-xCoxO19铁磁居里点Tc随镧钴掺杂含量x的变化关系.可以看出,随镧钴代换量x的增加,铁磁居里点逐渐降低,而且是近似线性的减小.这进一步说明了La、Co进入了Sr和Fe的晶格位置.没有掺杂(x=0)时居里温度Tc=457℃;在x=0.25时居里温度Tc=432℃,居里温度下降了25℃.3m型东南角藻体的生成(1)利用陶瓷法制备出了性能优良的La、Co组合代换的M型锶铁氧体.XRD研究表明,在高于850℃温度时生成单一的M型六角锶铁氧体;在500～850℃之间,出现γ-F