鍶和鈷鐵氧體基硬磁-軟磁納米復合物的磁性研究.pdf

1、永磁材料是家電、計算機、航天等電子領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，因其出色的磁學性能、高的居里溫度、穩(wěn)定的化學性質和低廉的成本，而成為應用在商業(yè)和技術應用上的重要材料，有力地推動著信息存儲與處理工藝、磁流體的應用和微波電子學等科學技術的進步。
　　由于亞鐵磁性，這兩個鐵氧體材料具有高的矯頑力但飽和磁化強度比較低，而軟

2、磁材料正好可以彌補硬磁材料的不足。理論研究結果預言，通過硬磁/軟磁界面的交換耦合相互作用，可以有效提高復合磁體的磁性能。所以SrFe12O19基和CoFe2O4基硬磁/軟磁納米復合材料成為磁性材料研究領域的熱點問題之一。
　　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基納米復合磁性材料，研究水熱反應溫度、硬磁/軟磁質量比以及不同氣氛退火對復合材料成分、形貌以及磁性的影響。
　　

3、本論文共分為七個章節(jié)，每個章節(jié)的內容如下:
　　第一章主要介紹了鍶和鈷鐵氧體的應用背景、晶體結構及磁性質，簡要概述鍶和鈷鐵氧體基納米復合體系的研究進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復合材料。研究Fe3+/Sr2+摩爾比以及反應溫

4、度的變化對SrFe12O19/α-Fe2O3磁性的影響，觀察到有意義的現象:不可逆磁化率xirr隨外部磁場H變化曲線上出現雙峰行為，雙峰起源于Sr2+與Fe3+陽離子空位及其分布。此外，矯頑力與雙峰對應的磁場平均值幾乎呈線性變化，這一現象表明，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復合，研究軟磁/硬

5、磁質量比fs對復合物磁性的影響。隨著fs的增加，飽和磁化強度Ms在54.92～71.58emu/g之間變化，矯頑力Hc從2151Oe單調減小到106Oe。用已報道的相關理論研究結果對我們的實驗數據進行分析，獲得了兩相間交換耦合系數αex的經驗公式αex=α0exp(-fs/f0)，其中α0和f0是常數。這一結果為進一步提高鐵氧體硬磁/軟磁復合磁體的磁性能提供了有益的實驗依據。
　　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。改變還原時間，制備相對含量不同的CoFe2O4/CoFe2復合材料。在10、50、100、150、200、250、300和390K時分別測量磁滯回線M(H)。結果表明，我們的樣品比以往報道的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，調節(jié)偶極作用強弱。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弱對磁性的影響。結果表明，粒子間偶極作用對矯頑力、剩磁比以及磁有序態(tài)影響顯著，并進一步證實了偶極作用是抑制剩磁比的主要因素。
　　第七章對全文內容進行總結并展望。