M型钡铁氧体的制备与表征

内容需要下载文档才能查看

第27卷　第1期兵器材料科学与工程Vol127　No11

2004年　　1月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING　Jan.　2004

M型钡铁氧体的制备与表征

谢丹阳,高发明

(燕山大学环境与化工学院,河北秦皇岛066004)

Ξ

摘　要:利用化学共沉淀法制备M型六角钡铁氧体,采用XRD,并利用振动样品磁强计进行磁性能测量。关键词:钡铁氧体;化学共沉淀;磁性能

中图分类号:O482.54　　(2004)01—0006—04

　　近年来,,性[1],我们知道,Fe3+间的超交换作用。其自发磁化优先趋向于六角轴[0001]或垂直于六角轴[1010]的方向。这一特点是

1.2　化学反应过程

共沉淀法制备BaFe12O19的反应历程如下:⑴原料FeCl3和BaCl2按一定比例溶于水,然后倒入NaOH溶液中形成共沉淀,其反应方程为:

12FeCl3+BaCl2+38NaOH==12Fe(OH)3+38NaCl+Ba(OH)2

(1)

作为永磁材料或微波软磁材料一种很好的条件。

磁记录技术正向高频率、高密度和高质量方向迅速发展[2]。钡铁氧体不仅适用于涂布型垂直磁记录介质,而且在制备纵向记录介质和任意取向介质方面也显示出巨大的潜力。因此钡铁氧体磁粉被认为是在高密度记录领域中很有发展前途的材料。

在现代国防建设中,隐身技术是一种重要的高科技手段,其中微波吸收材料是关键材料[3]。六角晶系钡铁氧体其自然共振频率高于尖晶石铁氧体1个数量级,这使得该类型材料涂层在微波段内有优良的吸波特性。

M型钡铁氧体是钡铁氧体六种类型中最为简

⑵Fe(OH)3的分解

在预烧中随着温度的增加,首先出现Fe(OH)3

的分解,其反应方程为:

2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O⑶Ba(OH)2的分解来引入,其反应方程为:

Ba(OH)2==BaO+H2O

⑷形成单一铁氧体的反应

此反应起始于600～900℃,终止于1000～1100℃,反应温度与原料的活性密切相关。其反应

(2)

为了保证反应物料的活性,Ba离子由Ba(OH)2

(3)

单的一种,研究它的结构、制备是其它研究工作的基础[4]。本实验采用化学共沉淀的方法制备M型六角晶系钡铁氧体,并对其结构进行分析。

方程为:

BaO+6Fe2O3==BaFe2O4(即BaO?Fe2O3)(4)

⑸向六角晶系铁氧体转变

在单一铁氧体生成的反应完成之后,生成六角晶系铁氧体的理论相变温度是1200℃,并伴有吸热,反应方程为:

BaO?Fe2O3+5Fe2O3=BaFe12O19

1.3　分析测试

(5)

1　实验方法

1.1　实验步骤

将FeCl3和BaCl2原料按一定比例溶于水,在搅拌的情况下,倒入10mol?L-1氢氧化钠溶液中,进行共沉淀。将沉淀物洗涤至pH=7,烘干后放入1100～1500℃的炉中预烧2h,此温度下形成的单一钡铁氧体已向六角晶系钡铁氧体转变。再将预烧产物研磨,并在850℃温度下煅烧,以消除粉末的内应力。

采用热分析仪研究干凝胶的热分解过程;利用X射线衍射对产物进行结构分析,继而进行物相鉴

定;利用振动样品磁强计进行粉末的磁性能测定;利用透射电子显微镜分析粉末的形貌与粒度。

Ξ收稿日期:2002-11-20;修订日期:2003-05-06

　作者简介:谢丹阳(1967-),女,黑龙江齐齐哈尔人,讲师,主要从事材料化学研究

内容需要下载文档才能查看

第1期　　　　　　　　　　　　　　　谢丹阳等:M型钡铁氧体的制备与表征　　　　　　　　　　　　　　　7

2　结果与讨论

2.1　温度对样品制备的影响

采用化学共沉淀可以使反应物混合均匀、原料有效接触。制备中预烧温度对生成的钡铁氧体的形状、纯度有很大的影响。温度过高,样品粒子易被烧结成团,粒子分散性差;温度过低,造成反应不完全或晶型转化不完全[4]。此实验制备样品的最佳预烧温度范围为1100～1500℃。3.2　差热分析对制备的分析,,15℃/min,气氛为空气。

从DTA曲线形状(图1)看,样品在60℃后不再水平,说明样品一直有热量的变化。在60～144℃左右曲线相对于基线是下降的,说明样品在吸热,这可能是样品干燥不充分引起的。在413℃和681℃对应着两个弱的峰,这两个峰是Fe(OH)3和Ba(OH)2受热分解形成的。在800℃以后,曲线相对于基线是下降的,这个过程包括了单一钡铁氧体的形成过程以及单一钡铁氧体已向六角钡铁氧体转变的过程。以上这些分析与BaFe12O19的形成机理相符。3.3　样品的XRD分析

XRD分析采用日本D/MAX—RB型射线衍射仪,工作电压40kV,工作电流60mA,步速扫描(步

),扫描时间为2s。距0.01°

本实验制得的钡铁氧体样品经XRD分析(图2),所得数据(表1)比较准确,与ASTM卡片上39—985的标准衍射数据(见括号内)相符,表明所制备的样品确为钡铁氧体BaFe12O19。3.4　样品的TEM分析

TEM分析采用日本H-800型透射电子显微镜对粉末样品进行分析。图3是样品在5

万倍下拍

No12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637

2钡铁氧体样品X射线衍射图谱(XRD)

表1　BaM沉淀法样品的衍射数据θ2

17.82019.02023.04030.36030.88031.36032.24034.16035.20035.64037.14038.46038.84039.16040.36042.48042.80046.62050.10050.32050.38053.92055.10055.46056.38056.62057.36058.56060.02062.80063.60063.80065.56067.36071.86072.64075.50079.400

D4.979(4.988)4.667(4.674)3.857(3.868)2.942(2.948)2.895(2.901)2.852(2.859)2.774(2.782)2.623(2.628)2.549(2.553)2.517(2.522)2.420(2.425)2.340(2.343)2.317(2.322)2.298(2.303)2.233(2.237)2.127(2.131)2.111(2.113)1.947(1.950)1.821(1.823)1.812(1.814)1.714(1.718)1.700(1.701)1.665(1.668)1.655(1.658)1.631(1.633)1.625(1.626)1.605(1.606)1.575(1.577)1.540(1.541)1.472(1.474)1.462(1.463)1.458(1.463)1.423(1.424)1.389(1.390)1.313(1.314)1.300(1.302)1.258(1.259)1.203(1.204)

I79603384710077792934321153846342228153843523334105932

hkl10110200611000811210711420010820311600101092052061010101111102092010300217001430420112181014211222020132013211120142283174032017

图1　差热分析曲线(DTA

)

38

内容需要下载文档才能查看

兵器材料科学与工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　第27卷8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

摄的明场像。

　　从不同视场观察其形貌,样品颗粒较规整,但存在一定的团聚现象,

这可能是由于粒子间磁相互作用引起的。2.5　样品的磁性能分析铁氧体的磁性能与其晶体结构有密切的关系。

本实验所制备的M型钡铁氧体BaFe12O19与天然磁铅石有类似的晶格结构,属于六角晶系。其晶体结构如图4所示,[2(?2O3)]6个O2-离子(:12k、2)4个O2-离子组成的四面体1)-四配位的中心位置,分别称为B位和A位。

a50000

×此外部分Fe3+离子处于5个O2-离子组成的特殊位置(2b)-五配位上。占据在A位和B位的Fe3+

离子,每个离子具有5个电子自旋磁矩。虽然A位的原子磁矩和B位的原子磁矩反平行,但它们的原子磁矩大小不同,且A位和B位的Fe3+离子数也不相等(A位的原子磁矩比B位的原子磁矩大[6]),因此每一个钡铁氧体晶胞就存在原子磁矩。钡铁氧体的磁性就是这种微观原子磁矩(量子效应)的宏观效应

。

b　　　　　　　　　　50000

×

　　　　　　　　　　c50000

×

图4　BaM

的晶体结构

　　　　　　　　　　d50000×H/kA?m-π41

图3　M型钡铁氧体TEM明场像图5　M型钡铁氧体磁滞回线

内容需要下载文档才能查看

第1期　　　　　　　　　　　　　　　谢丹阳等:M型钡铁氧体的制备与表征　　　　　　　　　　　　　　　9

　　采用振动样品磁强计(VSM)测量所制备的钡铁氧体粉末样品的磁性能,得到磁滞回线(如图5所示)。可以看到样品有较大的比磁化强度σ和内禀矫顽力MHc。磁性能分别为:饱和比磁化强度σs=61.33A?m2?kg-1,剩余比磁化强度σr=32.07A?m2?kg-1,MHc=4942.93

kA?m-1。π4

A?m2?kg-1,MHc=4942.93

kA?m-1。π4

参考文献:

[1]特贝尔RS,克雷克DJ.磁性材料[M].北京冶金研究

所翻译组译.北京:科学出版社,1979.

[2]王晓慧,李龙土,张连生,等.-2x(CoTi)O19超

,1999,30

([3,,等.舰船用吸波雷达波涂料

,1999,7:37-40.

]祖光裕,等.永磁钡铁氧体制备的新途径[J].天津大学

3　结论

(1)采用化学共沉淀方法,1100～1500℃,850(2)学报.1998,31(6):788-791.

[5]马如璋,蒋民华,徐祖雄等.功能材料概论[M].北京:

:饱和比磁化强度σs=61.33A?m2?kg-1,剩余比磁化强度σr=32.07

冶金工业出版社,1999.

[6]田民波.磁性材料[M].北京:清华大学出版社,2001.

PreparationandanalysisofM-typebariumhexagonalferrite

XIEDan-yang,GAOFa-ming

(DepartmentofEnvironmentandChemicalEngineering,YanShanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:Ba-MhexagonalferritesampleshavebeenpreparedbyachemicalcopreciptationmethodandpowderpuritywasdetectedbyX-raydiffractionandtransmissionelectronmicroscope.Magneticcharacterizationwasperformedinavi2bratingsamplemagnetometer.

Keywords:bariumhexagonalferrite;chemicalcoprecipitation;magneticproperty

(上接第5页)

Effectsofheat-treatmentonplasticityhystereticproperty

ofCuZnAlshapememoryalloys

SHIQiang-jun,WANGXiao-dong,SINai-chao

(SchoolofMaterialsScienceandEngineeringJiangsuUniversity,Zhenjiang,Jiangsu,212013,China)

Abstract:Theforce-deformationcurvesofCuZnAlSMA,whichweretreatedbydifferentheat-treatmentprocessesandwhosetransformationtemperatureMsare50℃,weremeasuredwiththehelpofWDW200-typeelectronicuniversaltest2ingmachine.Theresultshowedthattheareasoftheirhystereticloopsofthewater-quenchedandoil-quenchedalloysagedfor7hourswerethelargestandhavethebesthystereticproperty;Thehystereticareaofthestep-quenchedalloysagedfor10hwasthesmallestandhystereticpropertywastheworst.ACuZnAlSMAdamperhasbeentestedinatwo-storeyframe-structureasavibrationcontroller.Thevibrationexperimentswereanalyzed.TheexperimentresultsshowedthattheCuZnAlSMAdampershavebetterdampingproperty.ThevibrationattenuationofframestructurewithCuZnAlSMAdamperwasmuchfasterthanthatwithoutit,andwiththehelpofCuZnAlSMAdamper,theattenuationperiodreducedto1/10oftheoriginal.

Keywords:heattreating;CuZnAlshapememoryalloy;hystereticproperty