Luận án Tiến sĩ Vật lý chất rắn: Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu tổ hợp nano không chứa đất hiếm Mn - (Bi, Ga)/Fe-Co

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:169

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là tìm được hợp phần và các qui trình chế tạo VLTC nền Mn-(Bi, Ga), VLTM Fe-Co, VLTC tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất từ của vật liệu; làm sáng tỏ cơ chế từ cứng của VLTC nền Mn-(Bi, Ga) và VLTC tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Vật lý chất rắn: Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu tổ hợp nano không chứa đất hiếm Mn - (Bi, Ga)/Fe-Co

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN MẪU LÂM CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP NANO KHÔNG CHỨA ĐẤT HIẾM Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội – 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN MẪU LÂM CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP NANO KHÔNG CHỨA ĐẤT HIẾM Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 9.44.01.04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. Trần Minh Thi 2. GS. TS. Nguyễn Huy Dân Hà Nội – 2020
i LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới PGS.TS. Trần Minh Thi và GS. TS. Nguyễn Huy Dân. Những ngƣời Thầy đã cho tôi những định hƣớng khoa học và phong cách sống. Đã tận tình giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 là cơ quan mà tôi đang công tác và Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội là cơ sở đào tạo đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Tôi gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô, các Đồng nghiệp trong Khoa Vật lý Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội và Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Xin đƣợc cảm ơn sự cộng tác và giúp đỡ đầy hiệu quả của TS. Phạm Thị Thanh, TS. Nguyễn Thị Hải Yến, TS. Dƣơng Đình Thắng, TS. Nguyễn Thị Mai và NCS Nguyễn Văn Dƣơng, NCS Nguyễn Hoàng Hà, NCS Vũ Mạnh Quang, NCS Đinh Chí Linh. Tôi muốn gửi thành quả này của mình đến vợ và các con những ngƣời luôn đồng hành và cổ vũ tôi ở mọi hoàn cảnh. Tôi xin gửi lòng biết ơn đến Bố, Mẹ, các anh, chị, em trong gia đình đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong cuộc sống và quá trình học tập. Chính sự tin yêu và mong đợi của gia đình đã tạo thêm động lực cho tôi thực hiện thành công luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các Thầy, Cô, Đồng nghiệp và bạn bè đã cổ vũ, động viên tôi vƣợt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả luận án Nguyễn Mẫu Lâm
ii LỜI CAM ĐOAN Các số liệu và các kết quả công bố trong luận án, đƣợc trích dẫn lại từ các bài báo đã và sắp đƣợc xuất bản của tôi và nhóm nghiên cứu. Các số liệu, kết quả này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin xin chịu trách nhiệm về nội dung luận án và những kết quả công bố trong luận án. Tác giả luận án Nguyễn Mẫu Lâm
iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC.. ............................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... vii DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ ................................................................x MỞ ĐẦU.... .................................................................................................................1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG KHÔNG CHỨA ĐẤT HIẾM Mn-(Bi, Ga), VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co VÀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG TỔ HỢP ................................................................................6 1.1. Lịch sử phát triển, ứng dụng, tính chất từ và phân loại vật liệu từ cứng .............6 1.1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng của vật liệu từ cứng ...................................6 1.1.2. Tính chất từ và phân loại vật liệu từ cứng ................................................10 1.1.2.1. Tính chất từ ...................................................................................10 1.1.2.2. Phân loại vật liệu từ cứng .............................................................12 1.2. Hệ vật liệu từ cứng không chứa đất hiếm nền Mn-(Bi, Ga) ..............................13 1.2.1. Hệ vật liệu Mn-Bi .....................................................................................13 1.2.1.1. Cấu trúc tinh thể ...........................................................................13 1.2.1.2. Tính chất từ ...................................................................................15 1.2.2. Hệ vật liệu Mn-Ga.....................................................................................18 1.2.2.1. Cấu trúc tinh thể ...........................................................................18 1.2.2.2. Tính chất từ ...................................................................................19 1.3. Hệ vật liệu từ mềm Fe-Co ..................................................................................20 1.3.1. Cấu trúc tinh thể ........................................................................................20
iv 1.3.2. Tính chất từ ...............................................................................................21 1.4. Hệ vật liệu từ cứng tổ hợp nano .........................................................................22 1.4.1. Tính chất từ của vật liệu từ cứng tổ hợp nano ..........................................22 1.4.2. Mô hình E. F. Kneller và R. Hawig (K-H) ................................................23 1.4.2.1. Vi cấu trúc.....................................................................................23 1.4.2.2. Biểu hiện từ ..................................................................................27 1.4.3. Một số mô hình lý thuyết khác về vật liệu tổ hợp.....................................30 1.4.3.1. Lý thuyết R. Skomski và J. M. D. Coey.......................................30 1.4.3.2. Lý thuyết Schreft ..........................................................................32 1.4.3.3. Lý thuyết Fischer ..........................................................................32 1.5. Phƣơng pháp chế tạo vật liệu từ cứng ................................................................34 1.5.1. Phƣơng pháp vật lý ...................................................................................34 1.5.2. Phƣơng pháp hóa học ................................................................................35 1.6. Nghiên cứu và phát triển vật liệu từ cứng ở Việt Nam ......................................36 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ..........................................................................................37 Chƣơng 2. CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ......................................................38 2.1. Phƣơng pháp chế tạo mẫu ..................................................................................38 2.1.1. Phƣơng pháp hồ quang..............................................................................39 2.1.2. Phƣơng pháp phun băng nguội nhanh .......................................................39 2.1.3. Phƣơng pháp nghiền cơ năng lƣợng cao ...................................................40 2.1.4. Phƣơng pháp Polyol ..................................................................................42 2.1.5. Phƣơng pháp đồng kết tủa.........................................................................43 2.1.6. Xử lí nhiệt .................................................................................................44 2.2. Các phƣơng pháp khảo sát cấu trúc và tính chất từ ...........................................44
v 2.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X ......................................................................44 2.2.2. Phƣơng pháp hiển vi điện tử .....................................................................45 2.2.3. Phƣơng pháp đo từ độ bằng từ kế mẫu rung .............................................46 2.2.4. Phƣơng pháp đo từ độ bằng từ kế từ trƣờng xung ....................................47 2.2.5. Phƣơng pháp chuyển đổi đơn vị đo và tính tích năng lƣợng cực đại (BH)max .....................................................................................................47 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ..........................................................................................50 Chƣơng 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Mn- (Bi,Ga) ...................................................................................................51 3.1. Chế tạo vật liệu từ cứng Mn-Bi..........................................................................51 3.1.1. Chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp nghiền cơ năng lƣợng cao ................51 3.1.2. Chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp nguội nhanh......................................58 3.1.3. Chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp nguội nhanh kết hợp nghiền cơ năng lƣợng cao.........................................................................................63 3.1.3.1. Ảnh hƣởng của hợp phần .............................................................63 3.1.3.2 Ảnh hƣởng của thời gian nghiền ...................................................67 3.1.3.3. Ảnh hƣởng của chế độ xử lí nhiệt lên cấu trúc và tính chất từ.....70 3.2. Chế tạo vật liệu từ cứng nền Mn-Ga ..................................................................75 3.2.1. Chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp nguội nhanh......................................75 3.2.2. Chế tạo bằng phƣơng pháp nghiền cơ năng lƣợng cao .............................80 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ..........................................................................................84 Chƣơng 4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co ......................86 4.1. Chế tạo vật liệu từ mềm Fe-Co bằng phƣơng pháp nghiền cơ năng lƣợng cao..........................................................................................................86 4.1.1. Ảnh hƣởng của môi trƣờng nghiền ...........................................................86
vi 4.1.2. Ảnh hƣởng của thời gian nghiền ...............................................................87 4.2. Chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp Polyol ........................................................92 4.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ pH ......................................................................93 4.2.2. Ảnh hƣởng của hợp phần ..........................................................................97 4.3. Chế tạo Fe-Co bằng phƣơng pháp đồng kết tủa .................................................99 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 ........................................................................................ 110 Chƣơng 5. CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỪ CỨNG TỔ HỢP NANO Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co ................................................................. 112 5.1. Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Bi chƣa xử lí nhiệt ............. 112 5.2. Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Bi đã xử lí nhiệt ................. 116 5.3. Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Ga-Al chƣa xử lí nhiệt ....... 119 5.4. Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Ga-Al đã xử lí nhiệt ...........125 KẾT LUẬN CHƢƠNG 5 ........................................................................................129 KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................131 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC THUỘC LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ ..............134 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................136
vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU a : khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử Mn. b : Mômen từ của nguyên tử Mn. c : Góc giữa mômen từ nguyên tử của Mn và trục c. Br : Cảm ứng từ dƣ s : Từ giảo bão hòa  : Năng lƣợng vách đômen trên một đơn vị diện tích  : Độ dày vách đômen  : Góc giữa véctơ từ độ và từ trƣờng ngoài n : Thừa số Stevens 0 : Độ từ thẩm của chân không (BH)max : Tích năng lƣợng cực đại  : Hệ số phức m : Độ dày vách pha từ mềm bm, bk : Độ dày vùng pha từ mềm, độ dày vùng pha từ cứng dh : Chiều dày lớp từ cứng D : Hệ số trƣờng khử từ D019 : Phản sắt từ - Kiểu cấu trúc D019 D022 : Sắt từ - Kiểu cấu trúc D022 EA : Mật độ năng lƣợng trao đổi Ek : Năng lƣợng dị hƣớng từ tinh thể FK : Năng lƣợng dị hƣớng FH : Năng lƣợng từ tĩnh
viii Fstr : Năng lƣợng trƣờng phân tán g : Thừa số Lande HA : Trƣờng dị hƣớng Hc : Lực kháng từ Hn : Trƣờng tạo mầm đảo từ Hex : Số hạng trƣờng trao đổi Hext : Từ trƣờng ngoài Hin : Trƣờng nội tại Ir , J r , Mr : Từ độ dƣ K1, K2, K3 : Các hằng số dị hƣờng từ tinh thể kB : Hằng số Boltzmann L10 : Ferrimagnetic Mm : Từ độ theo khối lƣợng mr : Từ độ rút gọn Ms : Từ độ bão hòa Msk, Msm : Từ độ bão hoà của pha từ cứng và pha từ mềm mptc : Khối lƣợng pha từ cứng mptm : Khối lƣợng pha từ mềm Mv : Từ độ theo thể tích N1, N2 : Hệ số khử từ đo theo 2 phƣơng khác nhau Ta : Nhiệt độ xử lí ta : Thời gian xử lí nhiệt TC : Nhiệt độ Curie TL Tỉ lệ tN : Thời gian nghiền mẫu
ix 2. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐKT : Đồng kết tủa EDX : Tán xạ năng lƣợng tia X HTP : Pha nhiệt độ cao LTP : Pha nhiệt độ thấp MA : Hợp kim cơ học MM : Nghiền cơ học Nano : Kích thƣớc nano mét NCNLC : Nghiền cơ năng lƣợng cao PFM : Hệ đo từ trƣờng xung RE : Đất hiếm SEM : Kính hiển vi điện tử quét STT : Số thứ tự TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua TM : Kim loại chuyển tiếp VLTC : Vật liệu từ cứng VLTH : Vật liệu tổ hợp VLTM : Vật liệu từ mềm VSM : Hệ đo từ kế mẫu rung XRD : Nhiễu xạ tia X
x DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 1. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các thông số về cấu trúc tinh thể và momen từ của hợp kim Mn-Bi (LTP) khi nhiệt độ thay đổi từ 10 K đến 700 K [103]. Bảng 2.1. Các hệ mẫu chế tạo trong luận án. Bảng 3.1. Hợp phần lựa chọn, các phương pháp chế tạo và các phép đo. Bảng 3.2. Từ độ bão hòa và lực kháng từ của mẫu nghiền với các thời gian khác nhau chưa xử lí nhiệt. Bảng 3.3. Ms và Hc của mẫu ủ ở nhiệt độ 260oC với thời gian 1 h, 2 h và 3 h. Bảng 3.4. Ms và Hc của mẫu ủ ở nhiệt độ 280oC trong thời gian 1, 2 và 3 h. Bảng 3.5. Từ độ bão hòa và lực kháng từ của mẫu xử lí nhiệt ở 300oC trong thời gian 1 h, 2 h và 3 h. Bảng 3.6. Hợp phần và các phương pháp chế tạo, khảo sát được lựa chọn. Bảng 4.1. Các hợp phần Fe-Co lựa chọn nghiên cứu. Bảng 4.2. Lực kháng từ (Hc), và từ độ bão hòa (Ms) của mẫu Fe65Co35 chưa xử lí nhiệt với thời gian nghiền khác nhau. Bảng 4.3. Từ độ bão hòa và lực kháng từ của các mẫu Fe65Co35 trước và sau xử lí nhiệt; Kích thước hạt của mẫu Fe65Co35 với thời gian nghiền khác nhau. Bảng 4.4. Kết quả ph n tích thành phần các nguy n tố từ phép đo phổ tán sắc năng lượng (EDX) với độ pH khác nhau. Bảng 4.5. Hằng số mạng (a), kích thước hạt (D), lực kháng từ (Hc), và từ độ bão hòa (Ms) của mẫu Fe65Co35 với độ pH khác nhau. Bảng 4.6. Hằng số mạng (a), kích thước hạt (D), lực kháng từ (Hc), và từ độ bão hòa (Ms) với các hợp phần Fe100-xCox (x = 25, 35 và 45). Bảng 4.7. Chế độ xử lí nhiệt của mẫu Fe70Co30 và phương pháp khảo sát mẫu.
xi Bảng 4.8. Kết quả phân tích tỉ lệ các nguyên tố của mẫu từ EDX. Bảng 4.9. Các giá trị lực kháng từ (Hc), từ độ bão hòa (Ms). Bảng 4.10a. Chế độ xử lí nhiệt của mẫu Fe70Co30 và phương pháp khảo sát mẫu. Bảng 4.10b. Hình thái, hằng số mạng (a), kích thước hạt (D) và tỉ lệ các nguyên tố của mẫu. Bảng 4.11. Các giá trị lực kháng từ (Hc), từ độ bão hòa (Ms). Bảng 5.1. Các thông số Ms và Hc và (BH)max của các mẫu VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 được xử lí nhiệt ở 250oC trong 2 h và 8 h. Bảng 5.2. Các thông số từ Ms, Mr, Hc và (BH)max đo ở nhiệt độ phòng của mẫu VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 tương ứng với tỉ lệ pha từ mềm khác nhau. Bảng 5.3. Các thông số Ms, Hc và (BH)max của mẫu VLTH Mn65Ga20Al15/Fe65Co35. Bảng 5.4. Các thông số Ms và Hc của mẫu VLTH Mn65Ga20Al15/Fe65Co35. được xử lí ở các nhiệt độ khác nhau với thời gian 0,5 h. Bảng 5.5. Các thông số từ Ms, Mr, Hc và (BH)max đo ở nhiệt độ phòng của mẫu VLTH Mn65Ga20Al15/Fe65Co35 tương ứng với tỉ lệ pha từ mềm khác nhau. Bảng 5.6. Bảng 5.6. So sánh tính chất từ của VLTH Mn-(Bi, Ga)/Fe65Co35 và các kết quả đã công bố của các nhóm khác cùng hệ VLTH nền Mn.
xii 2. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Lịch sử phát triển của nam ch m vĩnh cửu [68]. Hình 1.2. Tích năng lượng cực đại của NCVC [27]. Hình 1.3. Ứng dụng của vật liệu từ cứng [105]. Hình 1.4. Sản lượng và đại điểm sản xuất NCVC[105]. Hình 1.5. Nhu cầu đất hiếm cho sản xuất NCVC[105]. Hình 1.6. Các đường M(H) đặc trưng của vật liệu sắt từ [67]. Hình 1.7. Cấu trúc ô cơ sở pha LTP (a) và giản đồ pha (b) của hợp kim Mn-Bi [33] [37] [106]. Hình 1.8. Đường M(H) của Mn-Bi đo ở các nhiệt độ khác nhau [102]. Hình 1.9. Sự phụ thuộc của (BH)max vào nhiệt độ của Mn-Bi và Nd-Fe-B [33]. Hình 1.10. Sự phụ thuộc của M-H (a) và Hc (b) theo nhiệt độ của hợp kim MnBi [102]. Hình 1.11. Đường M(H) đo theo trục song song và vuông góc trục c [64]. Hình 1.12. Cấu trúc tinh thể của Mn-Ga, Kiểu D019,(a), Tứ giác D022, (c). Tứ giác L10 [19], [58]. Hình 1.13. Giản đồ pha của Mn-Ga [41]. Hình 1.14. Giản đồ Fe-Co [83]. Hình 1.15. Từ độ của Fe-Co [83]. Hình 1.16. Mô hình NCTH [27]. Hình 1.17. Mô hình Kneller-Hawig làm cơ sở để tính kích thước tới hạn của các vùng pha, (a) Ms, (b)-(c) Sự khử từ khi tăng từ trường nghịch H trong trường hợp bm >> bcm, (d) Sự khử từ trong trường hợp giảm bm đến kích thước tới hạn bcm [42]. Hình 1.18. Cấu trúc hai chiều lý tưởng của nam châm tổ hợp.
xiii Hình 1.19. Các đường cong khử từ điển hình. NCTH với vi cấu trúc tối ưu, bm = bcm (a), vi cấu trúc dư thừa pha từ mềm, bm >>bcm (b). Nam châm sắt từ đơn pha thông thường (c). Hai pha sắt từ độc lập (d) [42]. Hình 1.20. Mô hình nam châm tổ hợp của R. Skomski và J. M. D. Coey [78]. Hình 2.1. Sơ đồ khối (a) và ảnh thực (b) của hệ nấu mẫu bằng nóng chảy hồ quang. Hình 2.2. Sơ đồ khối (a) và ảnh thực hệ (b) Hệ phun băng nguội nhanh ZGK-1. Hình 2.3. Máy nghiền cơ SPEX 8000D (a) và cối nghiền (b). Hình 2.4. Sơ đồ khối của Box khí (a) và hình ảnh thực của hệ thống Box khí (b). Hình 2.5. Dụng cụ trộn mẫu (a) và ép mẫu bột thành khối (b). Hình 2.6. Bộ thí nghiệm tổng hợp mẫu Fe-Co bằng phương pháp polyol và đồng kết tủa, bình tổng hợp mẫu (a), dụng cụ rửa và thu mẫu (b). Hình 2.7. Lò xử lí nhiệt Thermolyne 21100 (a) và Lindberg BlueM (b). Hình 2.8. Thiết bị đo nhiễu xạ tia X.D8-Advance (a) và Siemens D5000 (b). Hình 2.9. Hệ đoSEM Hitachi S-4800 (a) và hệ đo TEM JEM1010-JEOL (b). Hình 2.10. Ảnh hệ đo VSM. Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý (a) và hình ảnh thực (b) của hệ đo từ trường xung [4]. Hình 2.12. Đường M(H) thu được từ hệ đo (a) và đường M(H) và B(H) đã được xử lí và chuyển đổi đơn vị (b). Hình 2.13. Sự phụ thuộc của hệ số khử từ D vào tỉ số L/d của mẫu hình trụ [4]. Hình 2.14. Đường M(H) của nam châm Nd-Fe-B chưa bổ chính (đường liền nét) và đã bổ chính (đường đứt nét) ứng với mẫu hình trụ [4]. Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu Mn55Bi45 nghiền với thời gian 6 h trong môi trường khí Ar từ các mẫu được nấu hồ quang và không được nấu hồ quang. Hình 3.2. Đường M(H) của mẫu Mn55Bi45 nghiền 6 h trong môi trường khí Ar.
xiv Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu Mn55Bi45 được nghiền với thời gian 8 h trong các môi trường. Hình 3.4. Đường M(H) của mẫu Mn55Bi45 nghiền với thời gian 8 h trong các môi trường. Hình 3.5. Ảnh SEM của mẫu bột Mn55Bi45 với thời gian nghiền 0,5 h (a) và 4 h (b). Hình 3.6. Giản đồ XRD của bột Mn55Bi45 với thời gian nghiền khác nhau. Hình 3.7. Kích thước hạt của bột Mn55Bi45 với tN nghiền khác nhau. Hình 3.8. Đường M(H) của bột Mn55Bi45 với thời gian nghiền từ 5 phút đến 8 h. Hình 3.9. Sự phụ thuộc của lực kháng từ Hc (a) và từ độ bão hòa Ms (b) vào thời gian nghiền của mẫu bột Mn55Bi45. Hình 3.10. Đường M(H) của mẫu bột Mn55Bi45 với thời gian nghiền tN (a); thời gian xử lí nhiệt ta (b) và nhiệt độ ủ Ta (c) khác nhau. Hình 3.11. Giản đồ XRD của mẫu băng Mn100-xBix (x = 42, 46, 50, 54, 58, 62 và 66) trước (a) và sau xử lí nhiệt ở 300oC trong thời gian 2 h (b). Hình 3.12. Đường M(H)của mẫu băng Mn100-xBix (x = 46, 46, 50, 54, 58, 62 và 66) chưa xử lí nhiệt. Hình 3.13. Đường M(H) của mẫu Mn100-xBix được xử lí ở các nhiệt độ Ta = 200 (a), 250 (b), 300 (c) và 350oC (d) trong thời gian ta = 1 h. Hình 3.14. Từ độ tại từ trường H = 50 kOe của mẫu băng Mn100-xBix sau khi xử lí ở các nhiệt độ Ta = 200 (a), 250 (b), 300 (c) và 350oC (d) với thời gian ta = 0,5 - 2 h. Hình 3.15. Lực kháng từ Hc ở nhiệt độ phòng của mẫu băng Mn100-xBix được ủ tại các nhiệt độ khác nhau Ta = 200 (a), 250 (b), 300 (c) và 350oC (d) trong thời gian ta = 0,5 - 2 h. Hình 3.16. Giản đồ XRD của các mẫu băng Mn100-xBix với (x = 48, 50 và 52) chưa xử lí nhiệt.
xv Hình 3.17. Các đường M(H) của các mẫu băng Mn100-xBix (x = 48, 50 và 52), (a) chưa nghiền và (b) các mẫu băng nghiền với thời gian 1 h. Hình 3.18. Giản đồ XRD của mẫu bột Mn100-xBix (x = 48, 50 và 52) nghiền 1 h và xử lí nhiệt ở 280oC trong 2 h. Hình 3.19. Các đường M(H) của mẫu Mn100-xBix xử lí ở nhiệt độ 280oC trong thời gian 2 h. Hình 3.20. Kích thước hạt với thời gian nghiền khác nhau 0,5 h (a), 1 h (b), 2 h (c) và 4 h (d). Hình 3.21. Giản đồ XRD của mẫu Mn50Bi50 với thời gian nghiền khác nhau chưa xử lí nhiệt. Hình 3.22. Đường M(H) của mẫu Mn50Bi50 với thời gian nghiền khác nhau chưa xử lí nhiệt. Hình 3.23. Giản đồ XRD của mẫu Mn50Bi50 với các thời gian nghiền khác nhau và được xử lí ở nhiệt độ 280oC trong 2 h. Hình 3.24. Đường M(H) của mẫu Mn50Bi50 nghiền với thời gian khác nhau (1-4 h) được xử lí ở nhiệt độ 260oC trong thời gian 1 h (a), 2 h (b) và 3 h (c). Hình 3.25. Đường M(H) của mẫu Mn50Bi50 nghiền với thời gian khác nhau (1-4 h) được xử lí ở nhiệt độ 280oC trong thời gian 1 h (a), 2 h (b) và 3 h (c). Hình 3.26. Đường M(H) của mẫu Mn50Bi50 nghiền với thời gian khác nhau (1-4 h) được xử lí ở nhiệt độ 300oC trong thời gian 1 h (a), 2 h (b) và 3 h (c). Hình 3.27. Giản đồ XRD trước xử lí nhiệt của các mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5 và 10). Hình 3.28. Đường M(H) trước xử lí nhiệt của các mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5 và 10). Hình 3.29. Giản đồ XRD của các mẫu băng Mn65Ga20-xAl10+x (x = 0, 5 và 10) đươc xử lí ở nhiệt độ 650oC trong thời gian 1 h. Hình 3.30. Đường M(H) của mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5 and 10) được xử
xvi lí ở các nhiệt độ khác nhau Ta = 550 (a), 600 (b), 650 (c), 700 (d) and 750oC (e) trong thời gian ta = 1 h. Hình 3.31. Sự thay đổi của Ms (a) và Hc (b) ở các nhiệt độ xử lí Ta khác nhau của mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5 và 10). Hình 3.32. Ảnh SEM của mẫu Mn65Ga20Al15 với thời gian nghiền (a) 4 h (b) 8 h và (c) 16 h trong môi trường cồn. Hình 3.33. Giản đồ XRD của các mẫu Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5, 10) với thời gian nghiền 8 h chưa xử lí nhiệt. Hình 3.34. Đường M(H) của mẫu Mn65Ga25-xAl10+x (x=0,5,10) nghiền với tN = 8 h, trước xử lí nhiệt (a) và sau xử lí ở nhiệt độ 650oC trong thời gian 1 h (b). Hình 3.35. Đường M(H) của mẫu Mn65Ga20Al15 với tN = 4 h, 8 h và 16 h, xử lí nhiệt 650oC trong thời gian 0,5 h. Hình 3.36. Giản đồ XRD của mẫu Mn65Ga20Al15 xử lí ở các nhiệt độ khác nhau trong thời gian 0,25 h. Hình 3.37. Đường M(H) a) và xu hướng thay đổi Ms và Hc b) của mẫu Mn65Ga20Al15 được xử lí ở các nhiệt độ khác nhau với thời gian 0,25 h. Hình 3.38. Đường M(H) (a) và sự thay đổi của từ độ bão hòa Ms của mẫu Mn65Ga20Al15 được xử lí ở nhiệt độ 650oC với thời gian khác nhau (b). Hình 4.1. Đường M(H) của mẫu Fe65Co35 nghiền trong các môi trường với thời gian 8 h. Hình 4.2. Ảnh SEM của mẫu Fe65Co35 có thời gian nghiền khác nhau chưa xử lí nhiệt. Hình 4.3. Đường M(H) của mẫu Fe65Co35 (a), biến đổi của Ms và Hc (b) theo thời gian nghiền trước khi xử lí nhiệt. Hình 4.4. Ảnh SEM của mẫu Fe65Co35 nghiền với thời gian nghiền 8 h (a), 16 h (b) và 32 h (c) đã xử lí nhiệt 2 h trong môi trường khí Ar+5% H2. Hình 4.5. Giản đồ XRD của mẫu bột Fe65Co35 nghiền với thời gian khác nhau sau
xvii xử lí nhiệt ở 600oC trong 2 h. Hình 4.6. Đường M(H) của mẫu Fe65Co35 (a) và biến đổi của từ độ bão hòa và lực kháng từ (b) sau khi xử lí nhiệt. Hình 4.7. Giản đồ XRD của mẫu Fe65Co35 được tổng hợp với độ pH khác nhau. Hình 4.8. Phổ EDX của mẫu Fe65Co35 với độ pH ~ 7 (a) và pH ~ 13 (b). Hình 4.9. Ảnh SEM của mẫu Fe65Co35 với pH ~ 6 (a), 7 (b) và 8 (c). Hình 4.10. Đường M(H) của mẫu Fe65Co35 với độ pH khác nhau. Hình 4.11. Đỉnh nhiễu xạ của mẫu Fe100-xCox (x = 25, 35, 45) xung quang góc 2θ ~ 45o với pH ~ 7. Giản đồ XRD được chèn trong hình. Hình 4.12. Ảnh SEM của mẫu Fe100-xCox với x = 25 (a), 35 (b) và 45 (c) với pH ~ 7. Hình 4.13. Đường M(H) của mẫu Fe100-xCox với x = 25, 35 và 45. Hình 4.14. Biến đổi của từ độ bão hòa và hằng số mạng theo nồng độ của Co. Hình 4.15. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu xử lí ở nhiệt độ từ 200oC ÷ 500oC trong môi trường khí Ar. Hình 4.16. Ảnh TEM và SEM của các mẫu: a) ảnh TEM của T30oC-Ar; b) ảnh TEM của T400oC-Ar; và c) ảnh SEM của T500oC-Ar. Hình 4.17. Kết quả ph n tích EDX của các mẫu a) T30oC-Ar và b) T400oC-Ar. Hình 4.18. Đường M(H) của mẫu Fe70Co30 xử lí ở các nhiệt độ khác nhau. Hình 4.19. Giản đồ XRD của mẫu Fe70Co30 xử lí ở các nhiệt độ khác nhau. Hình 4.20. Ảnh TEM của mẫu xử lí nhiệt ở 600oC a) và SEM của mẫu xử lí nhiệt ở 800oC b) trong môi trường khí Ar+H2. Hình 4.21. Các kết quả ph n tích EDX cho các mẫu a) T500oC-Ar+H2; b) T600oC- Ar+H2; và c) T700oC-Ar+H2. Hình 4.22. Đường M(H) của mẫu xử lí ở các nhiệt độ khác nhau. Hình 5.1. Đường M(H) (a), sự thay đổi của từ độ bão hòa Ms và lực kháng từ Hc (b)
xviii theo tỉ lệ pha từ mềm của mẫu Mn50Bi50/Fe65Co35 trộn 0,5 h chưa xử lí nhiệt. Hình 5.2. Đường M(H) đo ở nhiệt độ phòng của mẫu VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 với tỉ lệ Fe65Co35 là 2%, 4%, 6% và 8% được xử lí nhiệt ở 250oC trong 2 h (a) và 8 h (b). Hình 5.3. Đường M(H) đã hiệu chỉnh (a), các đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) của mẫu với TL=8% (b), sự phụ thuộc (BH)max (c) của mẫu VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 TL được xử lí nhiệt ở 250oC trong 2 h. Hình 5.4. Đường M(H) (a), sự phụ thuộc của Ms và Hc vào tỉ lệ pha từ mềm của VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 Hình 5.5. Đường M(H) đã được hiệu chỉnh hệ số khử từ (a), các đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) của mẫu với TL=8% (b), sự phụ thuộc (BH)max (c) của mẫu VLTH Mn50Bi50/Fe65Co35 vào TL. Hình 5.6. Các đường M(H) (a), sự phụ thuộc Ms và Hc (b) của mẫu VLTH Mn65Co20Al15/Fe65Co35 vào TL pha từ mềm trước xử lí nhiệt (đo ở nhiệt độ phòng). Hình 5.7. Đường M(H) của mẫu VLTH Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 xử lí ở nhiệt độ 650oC trong thời gian 0,25 h (a), 0,5 h (b) và 0,75 h (c). Hình 5.8. Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa Ms (a) và lực kháng từ Hc (b) của các mẫu tổ hợp Mn65Co20Al15/Fe65Co35 vào thời gian xử lí nhiệt khác nhau. Hình 5.9. Đường M(H) của vật liệu tổ hợp Mn65Co20Al15/Fe65Co35 với 5%, 10%, 15% và 20 % của Fe65Co35 được xử lí nhiệt ở 600oC (a), 625oC (b), 650oC (c) và 675oC (d) với thời gian 0,5 h. Hình 5.10. Sự thay đổi Ms (a) và Hc (b) của mẫu VLTH Mn65Co20Al15/Fe65Co35 với thời gian xử lí nhiệt 0,5 h ở các nhiệt độ 600oC, 625 oC, 650 oC và 675 o C. Hình 5.11. Đường M(H) đã hiệu chỉnh hệ số khử từ (a), các đường đặc trưng từ