تأثير افزودن يون كروم بر آناليز فازي، ريزساختاري و خواص مغناطيسي بدنههاي هگزافريت استرانسيوم تهيه شده به روش حالت جامد

اميرعباس نوربخش1*، محسن نوربخش2، مهرداد شايگان3 و سلين غربيان4
استاديار، دانشكده مهندسي مواد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا
كارشناس ارشد، مركز تحقيقات شركت گسترش مواد مغناطيس ي تابان
كارشناس ارشد تحقيقات شركت سراميك نوين سپاهان
كارشناس، دانشكده مهندسي مواد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا
*nourbakhsh@iaush.ac.ir
(تاريخ دريافت: 24/07/1389، تاريخ پذيرش: 18/09/1389)

چكيده
بدنههاي سخت مغناطيسي هگزافريت استرانسيوم همچنان اهميت خود را در صنايع مايكروويو، ساخت موتورهاي الكتريكي، صنايع كشاورزي (آبياري باراني) و غيره دارا ميباشند. در تحقيق حاضر، نقش افزودن يون كروم بر آناليز فازي، ريزساختاري و خواص مغناطيسي بدنههاي هگزافريت استرانسيوم تهيه شده به روش حالت جامد مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد انتخاب نسبت مولي مناسب اكسيد آهن و اكسيد استرانسيوم (6 = n)، درجه حرارت پخت اول (1210 درجه سانتيگراد) به منظور تشكيل فاز مغناطيسي هگزافريت استرانسيوم و درجه حرارت پخت دوم (1220 درجه سانتيگراد) جهت ساخت بدنه با خواص مغناطيسي مناسب در حضور افزودني كروم الزامي ميباشد. بررسي الگوي تفرق اشعهX به همراه اندازهگيري مشخصات ريزساختاري (SEM) نشان داد كه ميزان بهينه افزودني كروم 3/0 مول (19SrCr0/3Fe11/7O) بوده و نيروي وادارندگي مغناطيسي Oe 3995، مغناطش باقيمانده Gs3719 و ميزان مربعي شدن 5/83 درصد گرديد.

واژه هاي كليدي:
هگزافريت استرانسيوم، افزودن كروم، خواص مغناطيسي، حالت جامد.

1- مقدمه
بدنههاي سخت مغناطيس هگزافريت استرانسيوم با ساختار مگنتوپلمبيت و فرمول عمومي 19MeFe12O همچنان اهميت خود را در صنايع مايكروويو، ساخت موتورهاي الكتريكي، صنايع كشاورزي (آبياري باراني)و غيره دارا ميباشند [1 و 2]. خواص بدنههاي سخت مغناطيسي شديداً تابع مشخصات ريزساختاري همچون اندازه دانهها، تخلخل، فازهاي ثانويه و رشد انيزتروپ دانهها ميباشد [3]. در حالي كه مغناطش باقيمانده1 مناسب ايجاب ميكند كه بدنه دانسيته بالايي به همراه رش د انيزتروپ داشته باشد، لازم است جهت فراهم نمودن نيروي وادارندگي مغناطيسي2 بالا از رشد دانهها جلوگيري نمود [4]. جهت به دست آوردن شرايط فوق از فرآيندهاي مختلفي در ساخت بدنههاي مغناطيسي استفاده گرديده است كه از آن جمله ميتوان به رسوبدهي همزمان [5]، سنتز هيدروترمال [6]، شيشه– سراميك [7]، فرآيند سل- ژل [8] و سنتز خوداحتراقي [9] اشاره نمود.
از زمان كشف هگزافريت استرانسيوم در شركت فيليپس در سال 1954 تا كنون فعاليتهاي تحقيقاتي متعددي جهت بهينهسازي خواص اين ماده استراتژيك صورت پذيرفته است [10]. در ميان تحقيقات صورت گرفته، مطالعات زيادي در زمينه جايگزيني كاتيونهاي مختلف در زير شبكههاي هگزافريت استرانسيوم به چشم ميخورد [11]. در هگزافريتهاي نوع M يونهاي آهن در پنج محل مختلف كريستالي شامل محلهاي هشتوجهي (a2، k12 و 2f4) و محلهاي چهار وجهي (1f4 و b2) قرار ميگيرند. يونهاي آهن در هگزافريت استرانسيوم در محلهاي a ،12k2 و b2 داراي اسپينهاي موازي و در جهت (c) محور كريستالي بوده و اين در حالي است كه اسپينها در محلهاي 2f4 و 1f4 به صورت موازي و در خلاف جهت سه موقعيت قبلي در كريستال گزارش شده است [12]. تحقيقات بسياري بر روي جايگزيني يونهاي مختلف همچون 3+Al+3 ،Ti+4 ،Ga،
2+ Ce+3 ،Pr+3 ،La+3 ،Co2+ ،Znو 2+Zr+4-Mn در ساختار هگزافريت استرانسيوم و نقش آن بر بهينهسازي خواص مغناطيسي انجام گرفته است [16-13].
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مواد / شماره چهارم/
فنگ و همكارانش [17]، اثر جايگزيني يون كروم بر خواص مغناطيسي نانوذرات هگزافريت استرانسيوم را بررسي كردهاند ولي اطلاعات مدوني در زمينه نقش يون كروم به عنوان افزودني بر بدنههاي هگزافريت استرانسيوم تهيه شده به روش حالت جامد در دسترس نميباشد. در كار تحقيقاتي حاضر سعي گرديد تا نقش افزودن يون كروم سه ظرفيتي بر ساختار، آناليز فازي و مشخصات مغناطيسي بدنه هگزافريت استرانسيوم تهيه شده به روش حالت جامد مورد بررسي قرار گيرد. نتايج نشان داد حد بهينه ميزان افزودن مول كروم 3/0 بوده و بالاتر از آن فاز غير مغناطيسي هماتيت ظاهر ميگردد. همچنين بررسيهاي ريزساختاري (SEM) مشخص نمود كه با افزودن يون كروم، ساختار نسبتاً ريزدانهتري حاصل ميگردد كه تطابق خوبي با نتايج به دست آمده از بررسيهاي منحنيهاي هسيترزيس مغناطيسي را نشان ميدهد. در نهايت خواص مغناطيسي نمونه بهينه حاوي 3/0 مول كروم، نيروي وادارندگي مغناطيسي Oe 3995، مغناطش باقيمانده Gs3719 و ميزان مربعي شدن3 5/83 درصد به دست آمد.

2- روش تحقيق
در تحقيق حاضر جهت سنتز پودر و بدنه هگزافريـت استرانـسيومكه در آن يون كروم وارد ساختار4 گرديده از مـواد اوليـه آوردهشده در جدول (1) استفاده گرديد . لازم به ذكر است كه بـه غيـراز اكسيد آهن كه از لجن صـنعتي شـركت فـولاد مباركـه تـأمين گرديده، در بقيه موارد از مواد با خلوص بالا استفاده شـده اسـت. آناليز شيميايي اكسيد آهـن مـورد اسـتفاده در جـدول (2) آورده شده است.
جهت ساخت نمونهها، در ابتدا و با توجه به خلوص مواد اوليه مقادير متناسبي از اكسيد آهن و كربنات استرانسيوم و با توجه به نسبت مولي اكسيد آهن به اكسيد استرانسيوم (6 = n) توزين گرديده و در جارميل پليمري مدل BP-403 و نسبت گلوله به مواد 11 به 1 و سرعت 550 دور در دقيقه و به مدت يك ساعت مخلوط گرديد. سپس جهت مشخص نمودن دماي بهينه تشكيل هگزافريت استرانسيوم پودرهاي حاصل در كوره الكتريكي مدل LH30/14، با نرخ گرمايش 10 درجه سانتيگراد بر دقيقه و زمان نگهداري دو ساعت در دماهاي متفاوت 1140-1220 درجه سانتيگراد با فاصله دمايي 10 درجه براي هر پخت، تحت عمليات پخت اول قرار گرفتند. از پودرهاي حاصله در اين مرحله الگوي تفرق اشعه X توسط دستگاه بروكر مدل D8ADVANCE ساخت آلمان و با استفاده از تابش Cu-Kα
(oλ =1/5406A) به همراه فيلتر نيكل تهيه گرديد. همچنين شاخصهاي نسبي خواص مغناطيسي نمونهها از منحني هسيترزيس (B-H curve) گرفته شده توسط دستگاه الكترومگنت شركت گسترش مواد مغناطيسي مدل AMT-4 مورد بررسي قرار گرفت. سپس نمونه بهينه (بدون افزودني

كروم) با توجه به بررسي هاي فازي وخواص مغناطيسي انتخاب وب ا توج ه ب ه فرم ول 19SrCrxFe12-xO مق ادير متناس بي از اك سيد كروم محاسبه و پس از توزين با پودر بهينه و افزودنيهاي رديف 5 تا 8 مندرج در جدول (1) و با نسبت آب به مواد (سه به يـك) در جارميل فلزي ريخته شده و به مدت 8 ساعت مخلوط گرديد.
سپس دوغاب حاصله توسط پرس تحـت ميـدان مغناطيـسي مـدلC4520 تب ديل ب ه ق رصه ايي ب ا قط ر3 س انتيمت ر و ارتف اع 1 سانتيمتر گرديد . نمونههاي حاصله در دماي بـين 1210 تـا 1260 درجه سانتيگراد و با فاصـله دمـايي 10 درجـه سـانتيگـراد و بـاشرايط مشابه با پخت اول تحـت فرآينـد پخـت قـرار گرفتنـد. از نمونههاي حاصله الگـوي تفـرق اشـعهX ، منحنـي هـسيترزيس وهمچنـ ين تـ صاوير ميكروسـ كوپ الكترونـ ي توسـ ط دسـ تگاه LEO 435 VP گرفته شد. كليه مراحـل سـاخت قطعـه در شـكل(1) آورده شده است.

جدول (1): مواد اوليه مورد استفاده.
دانسيته (3g/cm) جرم مولي (g/mol) فرمول شيميايي نام ماده رديف
3/5 147/63 SrCO3 كربنات استرانسيم 1
5/242 159/69 Fe2O3 اكسيد آهن 2
5/22 151/99 Cr2O3 اكسيد كروم 3
1/41 -1/19 44 (C2H4O)x پليوينيل الكل 4
1/43 61/83 H3BO3 اسيد بوريك 5
3/35 56/07 CaO اكسيد كلسيم 6
2/2 60/08 SiO2 سيليس 7
4/1 -3/94 101/96 Al2O3 آلومينا 8

جدول (2): آناليز شيميايي اكسيد آهن مورد استفاده.
Total LOI K2O Cr2O3 ZnO CuO MgO SO3 Al2O3 MnO SiO2 CaO Cl Fe2O3 تركيب
100/16 3/10 0/019 0/021 0/025 0/042 0/084 0/12 0/12 0/22 0/27 1/05 1/41 93/68 درصد وزني
نمونههاي مورد بررسي در تحقيـق حاضـر و پارامترهـاي در نظـرگرفته شده جهت توليد آنها در جدول (3) آورده شده است.

3- نتايج و بحث
با توجه به آناليز اكسيد آهن ارائه شده در جـدول (2) و بـا توجـهبه كمبود نسبي آهن و همچنين به دليل خلوص نسبتاً پـائين لجـنصنعتي مورد مصرف، تصميم گرفته شد كه نسبت مـولي اكـسيدآهن به اكـسيد استرانـسيوم، شـش انتخـاب گـردد. در تحقيقـاتديگران مشاهده مـيگـردد كـه نـسبت فـوق عمـدتاً در محـدوده (8/5- 9/5) در نظر گرفته شده كه به دليـل ايجـاد جـاي خـالي و بهبود فرآيند نفوذ و به دليل استفاده از پودرهاي خالص گـزارششده است [18]. همان گونه كه در شـكل (2) آورده شـده اسـت آناليز حرارتي (DTA) بر روي پودر مخلوط شده نشان مـي دهـد كه دمـاي شـروع تـشكيل هگزافريـت استرانيـسم در حـدود 800

153314471767

شكل (1): مراحل ساخت نمونه هگزافريت استرانسيوم با افزودني كروم.
مول كروم درجه حرارت پختدوم (Co) درجه حرارت پختاول (Co) نسبت مولي (Fe/ Sr) نسبت مولي (Fe2O3/ SrO) شماره نمونه
– – 1180 12 6 C1
– – 1190 12 6 C2
– – 1200 12 6 C3
– – 1210 12 6 C4
– 1210 1210 12 6 C5
– 1220 1210 12 6 C6
– 1240 1210 12 6 C7
– 1260 1210 12 6 C8
0/1 1220 T* 11/9 6 C9-i
0/3 1220 T* 11/7 6 C10-i
0/5 1220 T* 11/5 6 C11-i
جدول (3): نمونههاي مورد بررسي به همراه پارامترهاي توليد.
T*:i =1→T*=1210oC,i =2→T*=1220oC, i =3→T*=1240oC,i =4→T*=1260oC

درجه سانتيگراد ميباشد.
3-1- انتخاب بهينه دماي پخت اول ( دماي كلسينه شدن5) با توجه به تشكيل فاز هگزافريت استرانسيوم در حين پخـت اول،انتخاب دماي بهينه كه به شرايط مواد اوليه همچون اندازه ذرات،سطح ويژه ذرات، نسبت مولي و نحـوه اخـتلاط بـستگي دارد، ازاهميت ويژهاي برخوردار ميباشد.
عدم تشكيل مقدار مناسب هگزافريت استرانسيوم به دليل تـشكيلفازهاي مياني بر روي سطح اكسيد آهـن و جلـوگيري از فرآينـدنف وذ و همچنــين كامــل نــشدن انقب اض پــودر در ايــن مرحلــهمشكلات اساسي در حين فرآيند زينترينگ را بـه همـراه خواهـدداشت.
نتايج بررسيهاي الگوي تفرق اشعه X، نمونههاي (1C4 – C) حاكي اين مطلب است كه هيچگونه تغيير در الگوي تفرق اشعه X با افزايش درجه حرارت پخت اول مشاهده نميگردد. جهت انتخاب بهينه دماي كلسينه شدن (پخت اول)، خواص مغناطيسي پودرهاي كلسينه شده (1C4 – C) به دست آمده از منحنيهاي هيستروگراف مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت كه نتايج آن در جدول (4) آورده شده است.
نتايج نشان ميدهـد كـه علـيرغـم ثابـت بـودن مقـدار مغنـاطش باقيمانده در حدود 3600 گوس، نيـروي وادارنـدگي مغناطيـسياز حدود 3500 به حدود 4000 اورستد افزايش يافتـه اسـت، ايـندر ح الي اس ت ك ه مي زان مربع ي ش دن در ح دود 87 درص د گزارش شده است.
نتايج فوق كه صرفاً و جهت مقايسه پودرهاي كلسينه شده مورد استفاده قرار گرفته، ميتواند دليل مناسبي جهت انتخاب دماي
1448561-2021921

شكل (2): آناليز حرارتي (DTA) پودر مخلوط شده.

جدول (4): اطلاعات مربوط به منحنيهاي هيسترزيس جهت تعيين دماي پخت اول.
Hk/Hcj(%) Hcj(Oe) Br(Gs) دماي پخت اول (Co) شماره نمونه
88/2 3525 3797 1180 C1
90 3923 3643 1190 C2
88/7 3987 3538 1200 C3
87/1 4048 3673 1210 C4

شكل (3): الگوي تفرق اشعه X نمونه 4C در دماي 1210 درجه سانتيگراد، : هگزافريت استرانسيوم.

1210 درجه سانتيگراد براي پخت اول باشد. البته ذكر اين نكته نيز ضروري است كه انجام عمليات پخت اول در دماي بالاتر از 1210 درجه سانتيگراد باعث تفجوشي جزئي به دليل ناخالصي همراه آهن بوده كه شرايط پخت پودر در مرحله تفجوشي را طولانيتر مينمايد. در شكل (3) الگوي تفرق اشعه X نمونه 4C در دماي 1210 درجه سانتيگراد آورده شده جدول (5): اطلاعات مربوط به منحنيهاي هيسترزيس جهت تعيين دماي پخت نهايي.
Hk/Hcj(%) Hcj(Oe) Br(Gs) دماي پختنهايي (Co) شماره
نمونه
92/5 3518 3975 1210 C5
92/9 3414 4017 1220 C6
89/6 3396 4030 1240 C7
83/9 2886 4130 1260 C8

شكل (4): الگوي تفرق اشعه X نمونهها (19SrCrxFe12-xO) در دماي1220 درجه سانتيگراد، : هگزافريت استرانسيوم و *: هماتيت.

است.
3-2- انتخاب دماي بهينه پخت دوم (دماي تفجوشي6) جهت بهينه سازي دماي پخت دوم، نمونههـاي 5C8-C منـدرج در جدول (3) مورد استفاده قرار گرفت. هدف ايـن مرحلـه انتخـابدماي مناسب زينترينگ جهت حصول خواص مغناطيسي مناسـب
كه شديداً تحت تأثير متغي رهاي ساختاري مـيباشـد ، بـوده اسـت. جهت بهبود فرآيند زينترينگ در كار تحقيقاتي حاضر از مخلوط 2B2O3 ،Al2O3 ،SiO و CaO و بــه ميــزان 5/1 درصـ د وزنـ ي استفاده گرديد . بر اساس گزارش آرندت [19]، اسـتفاده از مـوادافزودني در مرحله تفجوشي حتي بـراي پودرهـاي تجـاري نيـزكه اغلب در حدود يك درصد ناخالـصي دارنـد، بـا بهبـود قابـلملاحظهاي ب ه ويژه در مورد نيروي وادارنـدگي مغناطيـسي (Hcj) همراه بوده است. نتايج بررسيهاي انجام گرفتـه در مـورد دمـاي
پخــت دوم (تــفجوشــي) در جــدول (5) آورده شــده اســت .
همانگونه كه از اطلاعات اين جدول استنباط ميگردد، با افزايشدمـــ اي پخـــــت در مرحلـــــه تـــ فجوشـــــي، مغنـــــاطش باقيمانده (Br) افزايش نسبي يافته كه دليل آن تـف جوشـي بهتـربدن ه و ح ذف تخلخ ل م يباش د، همچن ين ني روي وادارن دگي مغناطيسي (Hcj) كاهش يافته كه علت آن رشد دانـههـا در حـينتفجوشي در درجه حرارتهـاي بـالاتر مـيباشـد . بـا توجـه بـهاطلاعات مندرج در جدول (4) و با توجـه بـه نيـاز بـه بـالا بـودنهمزم ان مغن اط ش ب اقيمان ده، ني روي وادارن دگي مغناطي سي و درصد مربعي ، درجه حرارت پخت دوم 1220 درجه سانتيگـرادو به منظـور بررسـي نقـش افـزودن يـون كـروم و بهبـود خـواصمغناطيسي در نظر گرفته شد.
3-3- تعيين ميزان بهينه افزودني كروم در اي ن مرحل ه و جه ت وارد ك ردن ي ون ك ر وم، در س اختار هگزافريت استرانسيوم و بـا فرمـول 19SrCrxFe12-xO و بـه ميـزان صفر تا 5/0 مول كروم، از اكسيد كروم با خلـوص آزمايـشگاهياستفاده گرديد . نتايج بررسي آناليز تفرق اشـعهX ، از نمونـههـايپخته شده در 1220 درجه سانتيگراد در شـكل (4) نمـايش دادهشده است.
نتايج نشان ميدهد كـه بـا افـزودن كـروم تـا 3/0 مـول هيچگونـهتغييري در آناليز فازي به وجود نيامد. اين در حـالي اسـت كـه بـاافزودن 5/0 مول كروم به هگزافريت استرانسيوم فاز هماتيت كـهغي ر مغناطي سي م يباش د ظه ور م ينماي د. نت ايج بررس يه اي مس بائر 7 توسط ديگر محققين ثابت نموده كه يون 3+Cr در تمامموقعيتهاي 3+Fe به جز موقعيت تتراهـدرال 1f4، امكـان حـضوردارد [20]. با توجـه بـه تقريبـاً برابـر بـودن شـعاع يـوني 3+Cr (64 پيكومتر) در برابـر شـعاع يـوني 3+Fe (63 پيكـومتر ) حـضور فـازهماتيت نميتواند به اندازه يوني ارتباط يابد و اين موضوع به نظر ميرسد در ارتباط با انرژي تبادلي به دليل جايگزيني يون 3+Cr به جاي 3+Fe در شبكه هگزافريـت استرانـسيوم باشـد [17]. بررسـيمشخصات مغناطيسي نمونـههـاي (9C11-C) در شـكلهـاي (5) و (6) آورده شده است . نتايج مربوط به مغناطش باقيمانده در شكل

شكل (5): تغييرات مغناطش باقيمانده در نمونههاي حاوي مقادير مختلف كروم در دماهاي گوناگون.

شكل (6): تغييرات نيروي وادارندگي در نمونههاي حاوي مقادير مختلف كروم در دماهاي گوناگون.

(5) نشان ميدهد كه با افـزايش ميـزان مـول كـروم وارد سـاختارشده مغناطش باقيمانده در تمام درجه حرارتهاي پخت كـاهشيافته است . با توجـه بـه آرايـش الكترونـي، ميـزان مغنـاطش يـونكروم معادل 3 مگنتون بور بوده و اين در حالي اسـت كـه ميـزانمغناطش يون آهن 5 مگنتون بور برآورد ميگردد.
بررس يه اي انج ام گرفت ه در م ورد واح د ش بكه هگزافريـتاسترانسيوم نشان داده كه جهتگيري اسـپينهـا در موقعيـتهـايپنجگانه به صورتي است كه در كل، مقدار مغناطش 20 مگن تـونبور ر ا جهت واحد شبكه هگزافريت استرانـسيوم بـه همـراه دارد،اين موضوع با رابطه زير نمايش داده ميشود [19].
+23Ms=6M12Fek3+ -2M4Fef23+ -2M4Fef13+ +M2Feb3+ +M2Fea اي ن رابط ه در م ورد هگزافري ت استران سيوم ج ايگزين ش ده ب ا عناصر ديگر و با توجه به بررسيهاي مس بائر انجام گرفته توسط ديگران به صورت زير تبديل ميشود [21]:
3+ 3+ 3+ 3+ Fe Cr Fe Cr
Ms [6(XM= 3+12k +3+(1-X)M12k )]-2(X{3+M4f2 +3+(1-X)M4f2 )]3+
FeFeCrFeCr
-2M +[(XM +(1-X)M)] [(+ XM +(1-X)M)]
4f2b2b2a2a
1
كه در رابطه فوقX ، كسر مولي اشغال شده توسط يـون 3+Fe درمواضع پنجگانه مي باشد. با حضور يون كروم با مغنـاطش كمتـر،در كل مغناطش واحد شـبكه و بـه دنبـال آن مغنـاطش باقيمانـدهقطعه كاهش مييابد.
بررسي مقادير نيروي وادارندگي مغناطيـسي (Hcj) در شـكلنشان مي دهد كه با افزايش ميزان مول كـروم در سـاختار از صـفر تا 5/0 مول (5/0- صفر X =) ميزان نيروي وادارندگي مغناطيسي افزايش مي يابـد. بـه طـور كلـي هـر چـه انـرژي كـل يـك قطعـهمغناطي سي كمت ر باش د، مي ل سي ستم جه ت تغيي ر جه ت مم ان مغناطيسي كمتر ميباشد. رابطه زير توسط محققـين در ارتبـاط بـاثابت ناهمسانگردي و مغناطيس اشباع به اثبات رسيده است [22].
477774102778

Hcj=α(Ms2k -NMs)
كه در رابطه فوقMs مغناطش اشـباع،K ثابـت ناهمـسانگردي و N فاكتور وامغناطش ميباشد. با توجـه بـه رابطـه اخيـر و كـاهشMs ناشي از افزودن يون كروم در شبكه هگزافريت استرانسيوم ودر نتيجه مغناطش باقيمانده (Br)، ميتوان انتظـار افـزايش (Hcj) را داشت.
نتايج بررسيهـاي ريزسـاختاري توسـطSEM كـه در شـكلنمايش داده شده است، مشخص نمود كه با افـزايش يـون كـرومان دازه دان هه اي هگزافري ت ب ه ص ورت ن سبي ك اهش يافت ه و م يتوان د دلي ل افـزايش نيـروي وادارن دگي مغناطي سي باش د،همچنين كاهش اندازه دانهها مي تواند به كاهش نفوذ بين دانـهاي در حضور يون كروم ارتباط داشته باشد.
با توجه به بررسيهاي انجام گرفته و نيـاز بـه بـالا بـودن همزمـاننيروي وادارندگي مغناطيسي، مغناطش باقيمانده و درصد مربعيشدن جهت يك قطعه مغناطيسي، نمونه شامل 3/0 مول كـروم بـاشاخصههاي مغناطيسي نيروي وادارنـدگي مغناطيـسيOe 3995،

الف

ج

ب

الف

ج

ب

شكل (7): تصاوير ريزساختار نمونههاي پخته شده در Co1220،
(الف): 1/0 مول كروم، (ب): 3/0 مول كروم و (ج): 5/0 مول كروم.

شكل (8): منحني هيسترزيس نمونه بهينه حاوي 3/0 مول كروم
.(SrCr0/3Fe11/7O19)

مغناطش باقيمانده Gs3719 و ميزان مربعي شدن 5/83 درصد به 4- نتيجهگيري
عنوان نمونه بهينه انتخاب گرديـد كـه من حنـي هيـسترزيس آن درنتايج بررسي هاي فوق نشان داد كه انتخاب نـسبت مـولي مناسـب
شكل (8) آورده شده است. (6 = n) به همراه درجه حرارت پخت اول (كلسيناسيون) و 1210
درجه سانتي گراد و درجه حرارت پخت دوم (تفجوشي) 1220 درجه سانتي گراد جهت ساخت بدنه با خواص مغناطيسي مناسـبدر حضور افزودني كروم الزامي ميباشد. همچنـين بررسـيهـايفازي مشخص نمود كه حد بهينـه افـزودن يـون كـروم 3/0 مـولبوده و در بالاتر از آن فاز غير مغناطيسي هماتيت ظهور مـييابـد . ميزان كاهش مغناطش باقيمانده در اثر افزايش ميزان يون كـروم در شبكه به مغنـاطش كمتـر يـون 3+Cr نـسبت داده مـيشـود . درهمين رابطه افزايش نيـروي وادارنـدگي مغناطيـسي نيـز بـه دليـلكـاهش مقـدار Ms در اثـر جانـشيني ي ون 3+Cr بـه ج اي 3+Fe ميباشد.
بررسيهاي ريزساختاريSEM نشان داد كه يون كـروم احتمـالاً به دليل كاهش نفوذ بين دانهاي و به دليل اندازه بزرگتر آن باعثجلوگيري از رشد دانه در مرحله تفجوشي شده و همـين عامـلباعــث تــشكيل ريزســاختار ريزتــر شــده كــه افــزايش نيــرويوادارندگي مغناطيسي را به همراه دارد. ايـن در حـالي اسـت كـهافزودن مقادير بيشتر كروم باعث كاهش خواص مغناطيسي قطعـهبه دليـل خـروج 3+Fe بـه صـورت هماتيـت از شـبكه هگزافريـتاسترانسيوم ميباشد.

تشكر و قدرداني
نويسندگان مقاله از زحمات پرسنل و مديريت محترم شركت گسترش مواد مغناطيسي تابان كه نهايت همكاري را در راه انجام اين تحقيق داشتهاند، سپاسگزاري نموده و همچنين از رياست و معاونت محترم پژوهشي دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا كه با حمايتهاي مالي زمينه انجام اين فعاليت را به وجود آوردند، كمال تشكر و قدرداني را مينمايد.

مراجع
J. D. Liringgston, “The History of Permanent Magnetic Materials”, Jox, Vol. 42 , No. 2, pp. 30-34, 1990.

C. Gabrielli, R. Jaoullari, G. Maurine and M. Keddam,
“Magnetic Water Treatment for Scale Prevention”, Water Reasearch, Vol. 35, Issue 13, pp. 3249-3259, 2001.

X. Liu, W. Zhong, S. Yang, Z. Yu, B. Gu and Y. Ou,
“Structurte and Magnetic Preparation of La+3-Substituded
Strontium Hexaferrite Particles Prepared by Sol-Gel Method”, Phys. Stat. Sol., 193, No. 2, pp. 314-319, 2002.

S. Besebicar and M. Drfenik, “High Coercivity Sr Hexaferrites”, Journal of Magnetism and Magnetic Material, Vol. 101, pp. 307-309, 1991.

A. Ataei and S. Heshmati-Manesh, “Synthesis of Ultra-fine
Particles of Strontium Hexaferrite by a Modified CoPrecipitation Method”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 21, pp. 1951-1955, 2001.

J. F. Wang, C. B. Paton, R. Ciossinger, I. R. Harris, “A Study of La-Substituted Strontium Hexaferrite by Hydrothermal Synthesis”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 369, pp. 170-177, 2004.

M. Mirkazemi, V. K. Marghusiiam, A. Beitollahi, “Crystallization Behavior, Microstructure and Magnetic
Properties of BaO-Fe2O3-B2O3-SiO2 Glass Ceramic”, Ceramic International, Vol. 32, pp. 43-51, 2006.

R. B. Jotania, R. B. Khomane, C. C. Chauhan, S. K. Menon, B. D. Kulkari, “Synthesis and Magnetic Properties of Barium-Calcium Hexaferrite Particles Prepared by SolGel and Microemulsin Techniques”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 310, pp. 2477-2479, 2002.

L. Junliang, Z. Yanwei, C. Cuijing, Z. Wei, Y.
Xiaowei,”One Step Synthesis of Barium Hexaferrite NanoPowder Via Microwave Assisted Sol-Gel Auto Combustion “, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 30, pp. 993-997, 2010.

R. J. Parker,”Advances in Permanent Magnet”, John Wiley and Sons Inc, 1990.

K. S. Martirosyan, N. S. Martirosyan and A. E.Chalykh. “La+3 and Ce+3 Dopping of Hard-Magnetic Ferrite”, Inorganic Materials, Vol. 40, pp. 611-616, 2004.

A. Goldman, “Modern Ferrite Technology”, Newyork Nostrand Reinhold, 1990.

L. Q. You, J. Zheng, “The Magnetic Properties of Strontium Hexaferrite with La-Cu Substitution Prepared by SHS Method”, Journal of Magnetism and Magnetic Material, Vol. 318, pp. 74-78, 2007.

J. F. Wang, C. B. Ponton, J. R. Harris, “A Study of PrSubstituted Hexaferrite by Hydrothermal Synthesis”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 403, pp. 104-109, 2005.

K. S. Martirosyan, N. M. Martirosyan, A. E. Chalykh, “La+3 and Ce+3 Doping of Hard Magnetic Ferrite”, Inorganic Material, Vol. 40, No. 5, pp. 527-532, 2004.

M. J. Iqbal, M. N. Ashiiq, “Comparitive Studies of
SrZrxMnxFe12-xO19 Nanoparticles Synthesized by CoPrecipitation and Sol-Gel Combustion Method”, Scripta Materials, Vol. 56, pp. 145-148, 2007.

Q. Fang, H. Cheng, K. Huang, J. Wang, R. I. Li, “Doping Effect on Crystal Structure and Magnetic Properties of Chromium-Substituted Strontium Hexaferrite Nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 294, Issue 3, pp. 281-286, 2005.

H. Kajima, “Fundamental Properties of Hexaferrite with Magneto-Plumbite Structure”, Edited by E. P.Wohlfrath, North-Holland, Amesterdam, pp. 305-391, 1982.
R. H. Arendtm, “Liqiud-Phase Sintering of Magnetically Isotropic and Anisotropic Compacts of BaFe12O19 and SrFe12O19”, Journal of Applied Physics, Vol. 44, pp. 33003305, 1973.
P. M. Rao, A. Gerard and F. Grandjean, “Mossbauer Study of the Hexagonal Ferrite Series SrFe12-x CrxO19”, Journal of Magnetism and Magnetic Material, Vol. 15-18, pp. 645646, 1980.
P. M. Rao, A. Geraro, “A Mossbauer Study of the Effect of the Substitution of Fe by Cr in SrFe12O19”, Phys. Stot. Sol., Vol. 54, pp. 529-536, 1979.
[22] Ch. Kittel, “Introduction to Solid State Physics”, Willey [18]
Eastern Limited, Fifth Edition, 1983.

[91]7- پينوشت
Remanence Magnetization
Magnetic Intrinsic Coercivity
Rectangularity Ratio
Doped [20]
Calcination Temperature
Sintering
Mossbauer
[21]



قیمت: تومان


پاسخ دهید