稀土離子摻雜M型鋇鐵氧體的結(jié)構(gòu)與磁性能研究.pdf

1、M型六角晶系鋇鐵氧體具有高矯頑力、高比飽和磁化強度、良好的磁晶各向異性、穩(wěn)定的化學(xué)性能和抗腐蝕性能、優(yōu)良的性價比等特點，在永磁材料中占有重要地位。因此，M型六角晶系鋇鐵氧體已經(jīng)成為重要的功能材料。永磁材料作為一種基礎(chǔ)功能材料已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，在汽車、摩托車、電視機、音響、計算機、通信聯(lián)絡(luò)、醫(yī)療儀器等方面獲得廣泛應(yīng)用，并且汽車、摩托車工業(yè)是當(dāng)今高檔永磁材料最大的、最具活力的市場。
　　那么如何制備性能優(yōu)秀的鋇鐵氧體就成為

2、了一個熱點問題。其中離子取代技術(shù)被人們應(yīng)用最多，可用來取代的元素種類很多，應(yīng)該選取何種元素至關(guān)重要。前人對AB12O19的離子取代做了大量的研究工作，例如使用Ca2+、Sr2+、Na+、K+以及稀土離子部分或全部代換A位離子，使用AI3+、Cr3+、Ga3+以及稀土離子取代B位離子。因為稀土元素電子結(jié)構(gòu)特殊，晶體結(jié)構(gòu)對稱性較差，磁性電子在內(nèi)殼層等原因致使靜電場相互作用以及自旋軌道相互作用增強，導(dǎo)致原子磁矩、磁晶各向異性和磁致伸縮系數(shù)等比

3、較高，磁有序結(jié)構(gòu)復(fù)雜，居里溫度低等特性。稀土元素摻雜在許多材料中可以使材料的物理化學(xué)、機械性能得到改善，稀土元素取代Ba2+離子比堿金屬取代性能更加優(yōu)越。故選取稀土Gd3+離子、La3+離子和Nd3+離子對鋇鐵氧體進行摻雜改性的研究。使用振動樣品磁強計(VSM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)，對樣品的磁性能和結(jié)構(gòu)形貌進行了表征，主要研究工作如下:
　　1.采用溶膠凝膠自蔓延方法合

4、成BaFe12O19鐵氧體粉末，比較燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間、絡(luò)合劑與金屬陽離子的摩爾比、pH值等因素對產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)的影響，綜合比較后選擇適合本實驗室的最佳合成條件。最佳合成條件如下:以檸檬酸為絡(luò)合劑，檸檬酸與金屬陽離子的摩爾比為1∶1.2，溶液pH值約為7，80℃恒溫水浴，130℃干燥，1000℃燒結(jié)3h。
　　2.利用Gd3+對BaFe12O19鐵氧體進行摻雜改性研究，XRD分析表明樣品為磁鉛石型鐵氧體，隨著Gd3+摻雜量增大，晶

5、格常量c逐漸減小，晶軸比c/a的變化范圍為3.9374到3.9772。紅外光譜圖顯示:在587cm-1、545cm-1和437cm-1附近出現(xiàn)了三個較為明顯的M鐵氧體特征峰，證實了六角磁鉛石結(jié)構(gòu)的形成，與XRD的結(jié)果一致。VSM分析表明，隨著Gd3+摻雜量增大，比飽和磁化強度和比剩余磁化強度基本呈現(xiàn)一個減小的趨勢，矯頑力變大。SEM結(jié)果表明，摻雜后顆粒尺寸由166nm增大到180nm，顆粒尺寸變大。
　　3.利用La3+對BaFe

6、12O19鐵氧體進行摻雜改性研究，XRD分析表明樣品為磁鉛石型鐵氧體，隨著La3+摻雜量增大，平均晶粒尺寸由832(A)減小到573(A)。晶軸比c/a的變化范圍為3.9377到3.9431。紅外光譜圖顯示:在587cm-1、545cm-1和437cm-1附近出現(xiàn)了三個較為明顯的M鐵氧體特征峰，證實了六角磁鉛石結(jié)構(gòu)的形成，與XRD的結(jié)果一致。VSM分析表明，隨著La3+摻雜量增大，比飽和磁化強度和比剩余磁化強度顯著減小，矯頑力基本呈現(xiàn)變

7、增大的趨勢。SEM結(jié)果表明，摻雜后顆粒尺寸由166nm減小到136nm，顆粒尺寸變小。
　　4.利用Nd3+對BaFe12O19鐵氧體進行摻雜改性研究，XRD分析表明樣品為磁鉛石型鐵氧體，隨著Nd3+摻雜量增大，晶格常量c逐漸減小，晶軸比c/a的變化范圍為3.9374到3.9772。紅外光譜圖顯示:在587cm-1、545cm-1和437cm-1附近出現(xiàn)了三個較為明顯的M鐵氧體特征峰，證實了六角磁鉛石結(jié)構(gòu)的形成，與XRD的結(jié)果一致