Nghiên cứu, chế tạo vật liệu Ferit cấu trúc lục giác LaxSr1-xFe12O19 có kích thước nano

Từ đó đánh giá kết quả thu được và đưa ra hướng ứng dụng của hệ mẫu trong các lĩnh vực chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ cao, siêu cao tần và vật liệu chế tạo nam châm năng lượng từ

Nghiên cứu, chế tạo vật liệu Ferit cấu trúc lục giác LaxSr1-xFe12O19 có kích thước nano

Lê Thành Công

Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Lê Minh

Năm bảo vệ: 2008

Abstract: Trình bày quá trình nghiên cứu, khảo sát chế tạo vật liệu ferit lục giác SrM

có kích thước nanô Khảo sát sự ảnh hưởng của thành phần hợp thức của tạp chất La+3 và công nghệ chế tạo ferit đến cấu trúc và tính chất từ của hệ mẫu Nghiên cứu

về cấu trúc tế vi của bột ferrite SrM cấu trúc nanô, mối quan hệ giữa tính chất từ - cấu trúc tế vi - thành phần Sr/Fe-chế độ nung và công nghệ solgel citrate Từ đó đánh giá kết quả thu được và đưa ra hướng ứng dụng của hệ mẫu trong các lĩnh vực chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ cao, siêu cao tần và vật liệu chế tạo nam châm năng lượng từ

cao

Keywords: Khoa học vật liệu; Vật liệu Ferit; Vật liệu Nanô

Content

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CÔNG THỨC HÓA HỌC

1.1.1 Công thức hóa học của hợp chất

Cấu trúc tinh thể của ferit SrFe12O19 giống cấu trúc khoáng chất tự nhiên là

magnetoplumbite, khoáng chất này cũng là một họ oxit sắt từ, mặc dù tính ứng dụng của

chúng không cao [14, 26] Họ ferit magnetoplumbile chỉ có 3 loại chính, đó là BaFe12O19, SrFe12O19, PbFe12O19 kí hiệu tương ứng là BaM, SrM, PbM, trong đó SrM và BaM là được sử dụng rất nhiều

Hình 1.1 biểu diễn giản đồ trạng thái hệ ba cấu tử BaO-MeO-Fe2O3 lập nên họ ferit cấu trúc lục giác với các công thức hợp phần của các chất được thảo luận trong luận văn Ba góc của giản đồ được lấy tương ứng là ba oxit BaO, MeO, và Fe2O3; các cạnh của giản đồ chia đều theo tỉ lệ phần mol của ba ôxit Ký hiệu Me để chỉ các ion hóa trị 2 trong nhóm các kim loại chuyển tiếp 3d, hoặc các ion kim loại Zn, Mg hay tổ hợp 2 ion kim loại Li+1

và Fe+3 Trên đoạn thẳng nối đỉnh Fe2O3 với đỉnh BaO trong giản đồ hình 1.1, tồn tại 1 điểm cho công thức hóa học tương ứng là BaFe2O4, một hỗn hợp oxit có tính chất phi từ Hợp chất cấu trúc Spinel, Me2Fe4O8 , ứng với trung điểm của đoạn thẳng (Fe2O3, MeO) Điểm M của

giản đồ tương ứng có công thức hóa học là BaFe12O19 = BaO.6Fe2O3 [1, 2], đây là một oxit phức cấu trúc lục giác

1.1.2 Cấu trúc lục giác xếp chặt

Hình 1.2 biểu diễn trật tự của cấu trúc lục giác xếp chặt, các ion A, ion B, ion C kí hiệu trong hình đều là ion ôxi, chúng được kí hiệu khác nhau là để phân biệt cách sắp xếp trong các trật tự khác nhau Các ion B nằm trong cùng mặt phẳng ngang, chúng sắp xếp thành

một mạng lưới (gọi là lớp ion B) có các mắt lưới là một tam giác đều, mà ion B sắp xếp vào mỗi đỉnh của tam giác đều đó

Trên lớp ion B, hình thành một lớp ion A như biểu diễn trên hình 1.2 Các ion A sắp xếp chặt chẽ thành một mặt phẳng ngang nằm song song với mặt phẳng chứa lớp ion B Với một cấu trúc lục giác xếp chặt, tồn tại phía dưới lớp các ion B một lớp ion A khác, có tâm của các ion A nằm dọc phía dưới tâm của ion A của lớp trên lớp ion B Tiếp tục phát triển theo chiều dọc (chiều vuông góc với các mặt phẳng) theo trật tự như vậy, chúng ta thu được một cấu trúc lục giác xếp chặt, diễn tiến theo thứ tự ABAB cho đến vô cùng

Trật tự cấu trúc lập phương xếp chặt cũng được xây dựng tương tự như vậy (xem hình 1.2b) Diễn tiến của các lớp theo chiều dọc bây giờ sẽ là ABCABC Ở đây, các ion A và B có

vị trí tương tự vị trí của nó trong hình (a), còn các ion C nằm xếp chặt trong 1 mặt phẳng phía dưới mặt phẳng hình vẽ (lớp B) một khoảng bằng khoảng cách giữa 2 lớp ion A và lớp ion B trên nó

Hình 1.2 Biểu diễn trật tự của cấu trúc lục

giác xếp chặt (a) và cấu trúc lập phương xếp

chặt (b) với các ion tương ứng

Hình 1.3 Phối cảnh không gian 3 chiều của cấu trúc Spinel, với trục thẳng đứng được chọn là trục [111]

1.1.3 Cấu trúc Magnetoplumbite kiểu M

Theo Adelsköld [28], hợp chất M, với công thức hóa học BaFe12O19, có cấu trúc tinh thể giống cấu trúc tinh thể khoáng magnetoplumbite, với thành phần hợp thức là PbFe7.5Mn3.5Al0.5Ti0.5O19 Hình 1.3 biểu diễn mặt phẳng đối xứng của cấu trúc M Mỗi ô cơ

sở lục giác của tinh thể chứa 10 lớp ion oxi, với độ dài của trục dị hướng c khoảng 23.2Å, còn

độ dài của trục a là 5.88Å Trong một ô cơ sở của mỗi lớp luôn chứa 4 ion lớn, với bốn lớp liên tiếp nhau thì 4 ion lớn đều là 4 ion oxi, nhưng đến lớp thứ 5 thì 4 ion lớn lại là 3 ion oxi còn lại là ion Ba

Trong mỗi ô mạng cơ sở, các lớp của khối cấu trúc chắc đặc lục phương và lập phương, hình thành đan xen vào nhau, lớp này chồng nên lớp kia Mặt phẳng cơ sở chứa ion Bari là mặt phẳng gương của riêng khối R, do đó các khối kế tiếp, liên tục của khối R (đó là

chứa 10 lớp ôxi chứ không phải chỉ có 5 lớp oxi Cấu trúc tinh thể M được mô tả theo công

thức RSR*S*, và mỗi ô cơ sở của cấu trúc chứa số ion tương ứng với công thức 2(BaFe12O19), nhớ là, khối S trong cấu trúc gồm 2 phân tử MeFe2O4 tạo thành [23]

Hình 1.4 Thiết diện ngang theo trục dọc c của cấu trúc magnetoplumbite M Các mũi tên chỉ

hướng của các spin Các đường kẻ dọc là các trục đối xứng bậc ba Các dấu chéo (x) là vị trí tâm đối xứng Tất cả các lớp chứa ion Bari đều là các mặt đối xứng gương, và được kí hiệu là

m Cấu trúc này bao gồm các khối S (Spinel) giống nhau, chúng nằm đan xen vào các khối R

(các khối chứa ion Bari)

Các ion Fe+3 có thể xuất hiện trong 3 loại vị trí trống khác nhau của cấu trúc M Nằm

dọc theo các vị trí tứ diện và bát diện còn xuất hiện một loại vị trí tứ diện mới, loại vị trí này không có trong các cấu trúc Spinel và nó được bao bọc xung quanh bởi 5 ion ôxy và có dạng lưỡng chóp tam giác, chúng ta gọi các vị trí này là vị trí lưỡng chop tam giác (hay lưỡng chóp kép) Các vị trí lưỡng chóp tam giác xuất hiện trong lớp chứa ion Bari, được đánh giá tương đương như các vị trí tứ diện Trong cấu trúc lục giác, hai vị trí tứ diện được xếp liền kề với nhau và giữa chúng có 1 ion kim loại chung cho cả hai vị trí Ion kim loại này chiếm vào vị trí trung chuyển giữa hai vị trí, mà vị trí đó nằm chính giữa 3 ion ôxi Giả sử các thông số là lý tưởng, thì không gian trống giữa 3 ion oxy là nhỏ Điều này có nghĩa là, các ion kim loại muốn chiếm chỗ vào giữa 3 ion oxi thì bắt buộc không gian giữa 3 ion oxi phải được giãn rộng ra, giống như trường hợp điền kẽ vào vị trí tứ diện trong mạng Spinel Tương tự, trong khối R, hai ion Fe+3

chiếm chỗ vào hai vị trí bát diện kề nhau Tuy nhiên, trong trường hợp này do có hai ion oxy chung, vì vậy sẽ không có điểm bất thường xung quanh chúng, nghĩa là việc các ion Fe+3

chiếm chỗ các vị trí bát diện không gây ra hiện tượng giãn, nở trong cấu trúc

Hình 1.5 Giản đồ phối cảnh không gian ba chiều

của khối R trong cấu trúc M và khối T trong cấu

trúc Y Trong các khối T của cấu trúc Y có hai lớp

chứa Bari liền kề nhau

Hình 1.6 Mô hình đối xứng của tương tác

siêu trao đổi trong cấu trúc M và Y

1.2 TÍNH CHẤT TỪ

1.2.1 Tương tác trao đổi trong cấu trúc M

Do sự tương đồng về mặt cấu trúc giữa khối S của cấu trúc lục giác và cấu trúc Spinel, cho nên, sự định hướng tương đối của các moment từ trong cả hai khối là hoàn toàn giống nhau Vậy là, mỗi khối S đều có 4 ion nằm trong vị trí bát diện (ion bát diện) và hai ion nằm trong vị trí tứ diện (ion tứ diện) với các moment từ của mỗi loại ion định hướng phản song song với nhau; hướng tương đối giữa các momen từ này được thể hiện bằng các mũi tên trong hình 1.4 Hình 1.6 biểu diễn tính chất đối xứng của hai khối R và khối T, thông qua biểu diễn

đó ảnh hưởng tương đối của tương tác siêu trao đổi giữa hai khối cũng được xác định rõ ràng

Để định lượng ảnh hưởng của tương tác siêu trao đổi của trật tự từ, chúng ta chỉ cần tính toán giá trị chính xác của các thông số ion, trong không gian giới hạn bởi khối R Đối với khối R (chiếm 1/2 ô cơ sở của cấu trúc M), hướng các moment từ của 1 ion cụ thể được chọn song song với trục c theo chiều hướng lên Giả thiết ban đầu rằng, các tương tác siêu trao đổi giữa các ion từ tính xuất hiện thông qua các ion oxi nằm giữa chúng, và giả thiết rằng đây là một tương tác trao đổi âm (do có số điện tử d ≥ 5) Goter đã ước lượng được độ lớn của các tương

tác trao đổi từ giá trị các khoảng cách l= Me-O-Me và các góc tương tác ф= MeOMe [14]

Bây giờ, để xét các thông số tương tác siêu trao đổi trong trật tự của khối R và T, chúng tôi đánh số các ion sắt theo thứ tự 1, 2, 3, 4, như đã chỉ ra trong hình 1.6 Các kết quả của Goter dẫn ta đến một giả thiết rằng các moment từ của các ion số 2 và số 3, các ion nằm gần lớp chứa ion Stronium nhất, là có định hướng xuống dưới Nguyên nhân có giả thiết tương tác 1-

oxi-2 lớn là do góc tương thích ф lớn (xấp xỉ 140o); trong khi các tương tác khác, như tương tác 2-oxi-3 có các moment từ sắp xếp theo chiều hướng phản song song với moment từ của ion 1, lại có giá trị nhỏ hơn bởi vì góc tương thích là không thích hợp (xấp xỉ 80o) Hơn nữa, khoảng cách từ ion 1 đến ba ion oxy xung quanh, trong mặt phẳng cơ sở, là tương đối nhỏ (1.3Å) và dẫn đến giá trị tương tác 1-oxi-2 cao Tương tác trao đổi cặp của khối R với khối S được hình thành từ tương tác giữa moment từ của ion bát diện 3 trong khối R với moment từ của ion bát diện 4 trong khối S Tương tác giữa các ion bát diện xuất hiện trong hầu hết cấu trúc Spinel (độ lớn của nó được xác định bởi đại lượng β), mặc dù tương tác này tương đối

nhỏ do góc ф không phù hợp (90o) Đây là tương tác quan trọng nhất giữa các khối R và S Tương tác giữa ion 1 và ion 4 không hoàn toàn như đã vẽ trong giản đồ, tương tác này sẽ nhỏ bởi vì khoảng cách giữa ion 1 và ion oxi phía trên là khoảng 2.3Å

Bảng 1.2

Số ion kim loại chiếm chỗ các vị trí trong khối R, S và T Các hướng moment từ của chúng

được biểu thị theo hướng các mũi tên

1.2 2 Từ độ bão hòa của hợp chất cấu trúc M

Theo Kojima, cấu trúc tinh thể của khoáng magnetoplumbite giống như hình 1.7 chỉ

ra Môment từ của mỗi ion sắt (moment từ lí tưởng của ion Fe+3 có giá trị là 5 μB) nằm dọc theo trục c và chúng tạo cặp với nhau bằng các tương tác siêu trao đổi thông qua ion oxi ở giữa chúng Giống như cấu trúc Spinel, các liên kết Fe-O-Fe có góc tương tác gần bằng 180o

,

do đó chúng tạo ra tương tác sắt từ lớn hơn tương tác phản sắt từ; các liên kết có tương tác cặp phản sắt từ yếu hơn được định hướng song song với nhau Trên mỗi ô cơ sở của cấu trúc SrFe12O19 có 24 ion Fe+3, trong số đó 16 ion có moment từ cùng hướng còn lại moment từ của

8 ion định hướng ngược lại Như vậy, moment từ tổng trong mỗi công thức SrFe12O19 có thể đạt được là 20 μB, và trong mỗi ô cơ sở của cấu trúc moment từ tối đa là 40μB, cho tương ứng giá trị từ độ bão hòa ở 0K là μoMS=6.6 kG Thực nghiệm đo mẫu đa tinh thể SrFe12O19 tại nhiệt độ hóa lỏng Hiđro, dưới từ trường 26000 (Oe), cho các kết quả có giá trị trùng khớp giá trị tính lý thuyết ở trên là (20μB) [25]

Hình 1.7 Biểu diễn phối cảnh không gian của trật tự từ

trong một ô cơ sở có cấu trúc lục giác M

Từ độ bão hòa của SrFe12O19 là một hàm phụ thuộc tuyến tính theo nhiệt độ Sự phụ thuộc nhiệt độ của từ độ bão hòa là sự phụ theo dải rộng Tại T=20oC người ta tìm được σ= 72 gauss cm3/g, tương ứng với 4πMS=4775 gauss, đến điểm Curie là 470o

C

1.2.3 Dị hướng từ tinh thể

Theo J.Smit [13], năng lượng dị hướng từ là năng lượng cần thiết để làm quay vecto từ

độ từ phương từ hóa dễ về phương từ hóa khó

Năng lượng dị hướng từ tinh thể phụ thuộc vào góc giữa hướng từ trường từ hóa và

các trục tinh thể, góc θ Đối với cấu trúc tinh thể M, tương tác spin-quĩ đạo (tương tác siêu

trao đổi) là tương tác chủ yếu, tương tác lưỡng cực –lưỡng cực là không đáng kể, nên biểu thức của EA có dạng rút gọn:

EA= Ko+ K1sin2θ + K2sin4θ (1.1) Trong đó Ko, K1, K2 là các hằng số dị hướng, chúng phụ thuộc vào bản chất vật liệu và nhiệt độ Khi vật thể từ đạt giá trị cân bằng bền, thì năng lượng tự do của nó là hằng số và nó thỏa mãn các điều kiện cực tiểu hóa Tức là thỏa mãn các điều kiện:

Tại lõn cận vụ cựng nhỏ của Δθ, thỡ sin4

(Δθ) tiến tới 1 nhanh hơn, do đú ta coi số hạng thứ ba của biểu thức 1.1 là hằng số Hay biểu thức 1.1 được viết lại là:

EA= K1sin2θ (1.3)

Gọi HA là trường hiệu dụng làm quay vecto từ độ về phương dễ từ húa sau khi nú bị từ trường ngoài làm lệch khỏi phương dễ từ húa một gúc θ Theo nguyờn tắc cực tiểu húa năng lượng, từ 1.2 ta cú:

I K E

I

H

S S

A

0 2

2 1

Ở đõy Ni là thừa số khử từ, nú phụ thuộc vào hỡnh dạng và phương từ húa của mẫu; chỉ

số i biểu thị sự tương ứng theo cỏc trục chớnh của hỡnh dạng mẫu Cỏc vật thể từ thường cú hỡnh dạng phức tạp và đều được qui về cỏc hỡnh dạng khối đối xứng, như hỡnh elip trũn xoay, hỡnh trụ trũn (hỡnh kim), hỡnh đĩa dẹt, …

Nếu mẫu cú hỡnh dạng hỡnh kim Hd = IS/2μo, vỡ chỉ cú 1 thừa số khử từ N1=1, nằm dọc theo phương trục tinh thể c

1.2.4 Cỏc thụng số từ đặc trƣng cho vật liệu ferit từ cứng

Đ-ờng cong khử từ, tích số năng l-ợng cực đại

Ng-ời ta th-ờng biểu thị mối quan hệ của cảm ứng từ và tr-ờng từ hoá: B = oH, ở

đây  là độ từ thẩm t-ơng đối (1.5)

Hay B = oH + I = 0 (H + M) (1.6)

bằng một đ-ờng cong gọi là vòng từ trễ, trên đó xác định khá đầy đủ các đại l-ợng đặc tr-ng cơ bản của vật liệu từ nh- độ thẩm từ thẩm ban đầu, cảm ứng từ bão hoà Bs, cảm ứng

từ d- Br, lực kháng từ Hc Đối với vật liệu từ cứng ta chỉ quan tâm đến phần đ-ờng cong

từ trễ nằm trong cung phần thứ hai, gọi là đ-ờng cong khử từ, trên đó biểu thị các thông số

Br, Hc và (BH)max, đặc tr-ng khả năng làm việc của nam châm vĩnh cửu

Hỡnh1.8 Đường cong từ trễ của vật liệu từ cứng Hỡnh1.9 Gúc phần tư thứ II của đường

Cảm ứng từ d- phụ thuộc vào:

- Kết cấu và số l-ợng các ph-ơng từ hoá dễ của từng tinh thể

- Mật độ khối l-ợng d của vật: Br = d.r

- Từ độ

Br không phụ thuộc vào kích th-ớc hạt, bởi vậy việc thiêu kết ở nhiệt độ cao sẽ cho vật thể ferit càng đậm đặc và nâng cao đ-ợc Br Tuy nhiên ở nhiệt độ quá cao sự phát triển hạt sẽ làm Hc giảm đi và có thể làm vật liệu chuyển qua các pha phi từ tính khác khiến cho từ tính của nó kém hơn

Cảm ứng từ d- phụ thuộc vào nhiệt độ Hệ số nhiệt độ của Br có giá trị cỡ 0,2%/K:

T T B

B B

r

r r

1 2 1

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp chế tạo

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi đã chế tạo ba hệ mẫu:

- Hệ ferit Sr thuần SrO.nFe2O3 (bảng 2.1), với n = (5.2; 5.3; 5.5; 5.7; 5.8;), xét ảnh hưởng của thành phần hợp thức đến tính chất của ferit

- Hệ mẫu ferit Sr pha tạp La, Sr1-xLaxFe12O19 (bảng 2.2), với x = (0; 0.02; 0.04; 0.06; 0.08) xét ảnh hưởng của thành phần hợp thức đến tính chất của ferit

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phân tích cấu trúc tinh thể

Cấu trúc tinh thể của hệ mẫu được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ kế tia X, sử dụng thiết bị X-ray diffractometer (Bruker-D8 Advance) thuộc Bộ môn hóa vô cơ Khoa hóa trường ĐHKHTN-ĐHQGHN, hình 2.2

Hình 2.2 Nhiễu xạ kế tia X- Bruker-D8 Advance

2.2.2 Phân tích cấu trúc tế vi

Cấu trúc tế vi của hệ mẫu được phân tích bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning Electron Microscope) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM- Transmission Electron Microscope), sử dụng thiết bị Ultra-High Resolution Field Emission-SEM S-4800 của Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học Việt Nam và thiết bị TEM của Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương

2.2.3 Phân tích nhiệt vi sai

Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (Defferential Scanning Callormetry – DSC) là kỹ thuật phân tích nhiệt dùng để đo nhiệt độ và dòng

nhiệt truyền trong vật liệu theo hàm thời gian

Phép đo này cho biết định tính và định lượng

về các quá trình hóa lý xảy ra trong vật liệu

thông qua quá trình thu và tỏa nhiệt hay biến

đổi nhiệt dung Phân tích nhiệt trọng lượng

(Thermal Gravity Analysis – TGA) đo sự biến

đổi khối lượng mẫu khi tăng nhiệt độ Các

mẫu chế tạo được khảo sát trên thiết bị

SDT-2960 tại Trung tâm Khoa học Vật liệu

2.2.4 Phương pháp đo tính chất từ

Tính chất từ của mẫu được xác định

bằng phương pháp VSM thông qua thiết bị từ Hình 2.5 Thiết bị phân tích nhiệt DSC (SDT-2960)

kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer - VMS), là một thiết bị dùng để xác định từ độ của mẫu hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý của thiết

bị VSM

Hình 2.7 Thiết bị từ kế mẫu rung VSM DMS 880

3.1 Kết quả phân tích nhiệt vi sai

Kết quả phân tích nhiệt của mẫu xerogel sau khi sấy khô tại 100o

C trong vòng 24h được biểu diễn trên hình 3.1 Chúng tôi nhận xét rằng, trong khoảng nhiệt độ từ 50o

C đến

170oC, xem hình 3.1, có các pick thu nhiệt, các pick này đặc trưng cho quá trình khử nước còn dư trong xerogel Thực tế xerogel được sấy khô trong 24h tại 100oC đã khiến 1 lượng nước tương đối (còn lại của quá trình sấy) bị đuổi ra khỏi xerogel, nhưng do gel sản phẩm là gel bất thuận nghịch, nên sau khi sấy khô gel sẽ tái kết hợp với hơi nước trong môi trường rất nhanh, và do đó vẫn còn quá trình khử nước như trên đã đề cập Quá trình khử nước hoàn tất

ở gần 170o

C , lớn hơn nhiệt độ bay hơi phân tử H2O có thể là do các phân tử H2O đính vào lớp điện tích bề mặt của phức chất (sự tách các phân tử nước kết tinh), hoặc tồn tại trong mạng không gian của xerogel, liên kết với nhau thành hơi nước bay ra khỏi xerogel, và kéo theo một phần nhiệt lượng ra ngoài Các pick thu nhiệt trong khoảng 205oC đến 350o

C đặc biệt cao và hẹp, chứng tỏ tại các nhiệt độ 253o

C và 307oC tương ứng tại hai pick đã diễn ra quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong cầu phối tử của phức chất, khí bay ra ngoài là hỗn hợp khí CO2 và NxOy (sản phẩm cháy của thành phần hữu cơ).Kết quả phân tích TGA của mẫu cho thấy quá trình bay hơi nước trong mẫu xerogel thì trọng lượng của mẫu giảm 7.5%, quá trình phân hủy chất hữu cơ làm trọng lượng mẫu giảm từ 54.42%, sau các quá trình chuyển pha giữa các pha rắn thì trọng lượng của mẫu giảm 18.08%

3.2 Cấu trúc tinh thể và phân bố

thành phần các pha tồn tại trong

các mẫu nghiên cứu, số liệu thu

được trong bảng được rút ra bằng

cách so sánh giá trị tương đối

cường độ đỉnh nhiễu xạ X-ray cực

đại của các pha thành phần với

nhau [13] Chúng tôi nhận thấy có

một số qui luật chung ảnh hưởng

lớn đến tính chất từ của hai hệ

mẫu Qui luật thứ nhất là tại chế

độ nung 300oC/1h các mẫu đều có

xuất hiện pha γ-Fe2O3, tiếp theo

đó là theo sự tăng lên của nhiệt độ

nung thì pha γ-Fe2O3 (pha có tính chất sắt từ) giảm dần thay vào đó là sự xuất hiện và lớn lên

của pha α-Fe2O3 (pha thuận từ) Qui luật chung thứ hai là, sự xuất hiện pha chính SrFe12O19

chỉ bắt đầu xung quanh nhiệt độ nung 700oC, tại nhiệt độ đó, nó tồn tại song hành với pha

α-Fe2O3, cũng tại nhiệt độ này pha sắt từ γ-Fe2O3 dần biến mất trong hệ mẫu SrM Qui luật thứ

ba là tại các chế độ nung 900oC/1h và 1100oC/1h thì mẫu luôn có hai pha SrFe12O19 và

α-Fe2O3 với tỉ lệ α-Fe2O3 /SrFe12O19 nhỏ hơn 1/3 Một số điểm đặc biệt khác chúng ta thu được

từ bảng thống kê 3.1, đó là với tỉ số n=Fe/Sr mà nhỏ ví dụ như mẫu n=5.2 và 5.5 thì tại chế độ

nung 300oC/1h các mẫu này đều xuất hiện pha Sr kim loại

Bảng 3.1

Sự phụ thuộc thành phần pha vào chế độ nung của hai hệ mẫu

Hình 3.1 Giản đồ DSC và TGA của mẫu ferit

Mẫu/

Chế độ nung 300oC/1h 500oC/1h 700oC/1h 900oC/1h 1100oC/1h SrM1

60% γ-Fe2O3 25% α-Fe2O315% Sr

33% α-Fe2O377% γ-Fe2O3

40% α-Fe2O3

60% SrFe 12 O 19

18% α-Fe2O382% SrFe12O19

14% α-Fe2O386% SrFe12O19SrM2 40% α-Fe2O3

60% γ-Fe2O3 100% α-Fe2O3 100% α-Fe2O3 24% α-Fe2O3

76% SrFe12O19

18% α-Fe2O382% SrFe12O19

SrM3 25% Sr

75% γ-Fe2O3

40% α-Fe2O320% γ-Fe2O3 20% SrFeO420% Sr

15% SrFe2O515% SrFe12O19 30%Sr

40% α-Fe2O3

33% Sr4Fe6O1377% SrFe12O19

45% Sr4Fe6O13 55% SrFe12O19

22% α-Fe2O378% SrFe12O19

SLM2 100% γ-Fe2O3 100% γ-Fe2O3 45% α-Fe2O3

55% SrFe 12 O 19

20% α-Fe2O3 80% SrFe12O19

27% α-Fe2O373% SrFe12O19SLM3 100% γ-Fe2O3 18% Fe3O4 71% α-Fe2O3 40% α-Fe2O3 49% α-Fe2O3