鍶和鈷鐵氧體基硬磁-軟磁納米復(fù)合物的磁性研究.pdf

1、永磁材料是家電、計(jì)算機(jī)、航天等電子領(lǐng)域中必不可少的材料。其中單相SrFe12O19是一種典型的M型六角鐵氧體，尖晶石型CoFe2O4是一類立方亞鐵磁性的氧化物。和其他稀土化合物相比，因其出色的磁學(xué)性能、高的居里溫度、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和低廉的成本，而成為應(yīng)用在商業(yè)和技術(shù)應(yīng)用上的重要材料，有力地推動(dòng)著信息存儲(chǔ)與處理工藝、磁流體的應(yīng)用和微波電子學(xué)等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
　　由于亞鐵磁性，這兩個(gè)鐵氧體材料具有高的矯頑力但飽和磁化強(qiáng)度比較低，而軟

2、磁材料正好可以彌補(bǔ)硬磁材料的不足。理論研究結(jié)果預(yù)言，通過(guò)硬磁/軟磁界面的交換耦合相互作用，可以有效提高復(fù)合磁體的磁性能。所以SrFe12O19基和CoFe2O4基硬磁/軟磁納米復(fù)合材料成為磁性材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
　　本論文中，我們用熱分解方法、水熱法以及溶膠-凝膠法制備SrFe12O19基和CoFe2O4基納米復(fù)合磁性材料，研究水熱反應(yīng)溫度、硬磁/軟磁質(zhì)量比以及不同氣氛退火對(duì)復(fù)合材料成分、形貌以及磁性的影響。
　　

3、本論文共分為七個(gè)章節(jié)，每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容如下:
　　第一章主要介紹了鍶和鈷鐵氧體的應(yīng)用背景、晶體結(jié)構(gòu)及磁性質(zhì)，簡(jiǎn)要概述鍶和鈷鐵氧體基納米復(fù)合體系的研究進(jìn)展以及本文的研究目的與意義。
　　第二章主要介紹了鍶和鈷鐵氧體基納米復(fù)合材料的制備方法、制備所需藥品和儀器以及樣品表征手段和方法。
　　第三章用超臨界(390℃)與低溫(190℃)水熱方法合成SrFe12O19和α-Fe2O3復(fù)合材料。研究Fe3+/Sr2+摩爾比以及反應(yīng)溫

4、度的變化對(duì)SrFe12O19/α-Fe2O3磁性的影響，觀察到有意義的現(xiàn)象:不可逆磁化率xirr隨外部磁場(chǎng)H變化曲線上出現(xiàn)雙峰行為，雙峰起源于Sr2+與Fe3+陽(yáng)離子空位及其分布。此外，矯頑力與雙峰對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)平均值幾乎呈線性變化，這一現(xiàn)象表明，矯頑力是由離子空位決定的。
　　第四章先用水熱法制備軟磁Ni0.6Zn0.4Fe2O4納米顆粒，然后使用溶膠-凝膠法將Ni0.6Zn0.4Fe2O4與硬磁SrFe12O19復(fù)合，研究軟磁/硬

5、磁質(zhì)量比f(wàn)s對(duì)復(fù)合物磁性的影響。隨著fs的增加，飽和磁化強(qiáng)度Ms在54.92～71.58emu/g之間變化，矯頑力Hc從2151Oe單調(diào)減小到106Oe。用已報(bào)道的相關(guān)理論研究結(jié)果對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得了兩相間交換耦合系數(shù)αex的經(jīng)驗(yàn)公式αex=α0exp(-fs/f0)，其中α0和f0是常數(shù)。這一結(jié)果為進(jìn)一步提高鐵氧體硬磁/軟磁復(fù)合磁體的磁性能提供了有益的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　第五章用熱分解方法合成單分散的CoFe2O4納米顆

6、粒，然后將其在H2氣氛中還原制備硬磁CoFe2O4/軟磁CoFe2復(fù)合物。選擇較低還原溫度以盡量避免粒子間的聚集。改變還原時(shí)間，制備相對(duì)含量不同的CoFe2O4/CoFe2復(fù)合材料。在10、50、100、150、200、250、300和390K時(shí)分別測(cè)量磁滯回線M(H)。結(jié)果表明，我們的樣品比以往報(bào)道的CoFe2O4/CoFe2具有更高的矯頑力和剩磁比，原因在于我們的樣品具有強(qiáng)表面各向異性和弱偶極相互作用。
　　第六章將熱分解制備

7、的CoFe2O4納米顆粒稀釋于SiO2基體中，然后再在H2氣氛中還原。稀釋的目的在于:一是阻止CoFe2O4/CoFe2粒子在還原過(guò)程中的聚集，消除聚集引起的磁性變化;二是改變粒子間距，調(diào)節(jié)偶極作用強(qiáng)弱。這樣獲得的體系可以作為很好的模型體系，用以研究偶極作用強(qiáng)弱對(duì)磁性的影響。結(jié)果表明，粒子間偶極作用對(duì)矯頑力、剩磁比以及磁有序態(tài)影響顯著，并進(jìn)一步證實(shí)了偶極作用是抑制剩磁比的主要因素。
　　第七章對(duì)全文內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)并展望。