Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu tổ hợp nano không chứa đất hiếm mn (bi, ga)fe co tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ 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 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội – 2020 Công trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Minh Thi GS TS Nguyễn Huy Dân Phản biện 1: GS TS Vũ Đình Lãm Viện Khoa học vật liệu Phản biện 2: PGS TS Phạm Văn Vĩnh Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Phản biện 3: PGS TS Lê Tuấn Tú Trường Đaih học KHTN-ĐHQG Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc Gia, Hà Nội - Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Ngày nay, vật liệu từ cứng (VLTC) hay nam châm vĩnh cửu (NCVC) ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khác đời sống xã hội như: động cơ, máy phát điện, máy tính, máy tuyển quặng, máy bốc dỡ hàng hóa, máy lạnh, thiết bị khoa học kĩ thuật, quân sự, thiết bị y tế, lượng xanh, công nghệ thông tin… Theo số liệu thống kê nhu cầu sử dụng VLTC ngày tăng cao, tiềm ứng dụng VLTC lớn Tuy nhiên VLTC có tích lượng (BH)max lớn ứng dụng thực tế dựa nguyên tố đất Nd, Pr, Sm, Dy Nguồn đất giới tập trung số quốc gia định Vì quốc gia sử hữu nguồn đất coi lợi cạnh tranh kinh tế trị giới Do nhu cầu sử dụng ngày tăng cao nên nguồn cung đất ngày bị cạn kiệt Bên cạnh cơng nghệ khai thác tinh chế gây nhiều hệ lụy đến mơi trường Vì nước sở hữu đất hạn chế khai thác xuất nên nguyên tố đất Chính giá thành chúng ngày tăng cao Dẫn đến ảnh hưởng mạnh đến ngành sản xuất sử dụng đất nói chung ngành cơng nghiệp chế tạo NCVC nói riêng Những lý kể trên, thúc đẩy nhà khoa học vật liệu từ giới tập trung nghiên cứu cải tiến công nghệ chế tạo để nâng cao phẩm chất từ hệ NCVC Đồng thời tìm cách làm giảm hàm lượng đất NCVC chất lượng cao tìm kiếm pha từ cứng khơng chứa đất có phẩm chất từ tốt thay phần hoàn toàn NCVC chứa đất VLTC khơng chứa đất Mn-Bi có tích lượng cực đại (BH)max theo lý thuyết vào cỡ 18 MGOe, có trục c trục dễ từ hóa có dị hướng từ cao nhiệt độ phòng Lực kháng từ Hc hệ vật liệu Mn-Bi có tính chất thú vị Đó vùng nhiệt độ 150 K – 550 K, Hc tăng theo tăng nhiệt độ Ở nhiệt độ 550 K người ta đo dị hướng từ tinh thể K1 = 90 kOe lực kháng từ Hc ~ 18 kOe điều kiện cho khả ứng dụng nam châm nhiệt độ cao Ngoài ra, dị hướng từ vng góc với mặt phẳng sở Mn-Bi gây nên hiệu góc quay Kerr lớn hứa hẹn Mn-Bi loại vật liệu ghi quang từ cao Tuy nhiên, công bố VLTC Mn-Bi chủ yếu tập trung kích thước hạt micro mét, cơng bố VLTC Mn-Bi có kích thước hạt nano còn hạn chế Nếu đề cập đến giá thành vật liệu Mn-Bi, hệ hợp kim rẻ tiền Hệ VLTC thứ hai dựa Mn Mn-Ga, hệ số vật liệu từ cứng không chứa đất có dị hướng từ tinh thể lớn nhiệt độ phòng nên ý năm gần Với lí hệ hợp kim Mn-(Bi, Ga) thu hút nhiều ý nhà khoa học nghiên cứu chế tạo NCVC khơng chứa đất có có khả ứng dụng thực tế Bên cạnh VLTC đơn pha sử dụng rộng rãi vật liệu từ cứng tổ hợp nhà khoa học đẩy mạnh nghiên cứu Theo tính tốn lý thuyết, VLTC tổ hợp có tích lượng cực đại lên tới 120 MGOe kích thước hạt cách xếp pha từ phù hợp Các hệ VLTC tổ hợp phương pháp chế tạo nghiên cứu đa dạng, nhiên phẩm chất từ đạt hệ vật liệu nhóm nghiên cứu chưa thực tương xứng với kết lý thuyết công bố Từ lý lựa chọn đề tài nghiên cứu luận án là: “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ vật liệu tổ hợp nano không chứa đất Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co” Đối tượng nghiên cứu luận án - VLTC không chứa đất Mn-(Bi, Ga) - Vật liệu từ mềm (VLTM) Fe-Co - VLTC tổ hợp không chứa đất có cấu trúc nano Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co Mục tiêu nghiên cứu luận án - Tìm hợp phần qui trình chế tạo VLTC Mn-(Bi, Ga), VLTM FeCo, VLTC tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co yếu tố ảnh hưởng đến tính chất từ vật liệu - Làm sáng tỏ chế từ cứng VLTC Mn-(Bi, Ga) VLTC tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co Phương pháp nghiên cứu Luận án tiến hành phương pháp thực nghiệm Các mẫu nghiên cứu chế tạo phương pháp phun băng nguội nhanh,NCNLC phương pháp hóa học Cấu trúc mẫu nghiên cứu kĩ thuật nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét SEM hiển vi điện tử truyền qua TEM Tính chất từ vật liệu khảo sát phép đo đường từ trễ M(H) hệ đo từ kế mẫu rung (VSM) từ kế từ trường xung (PFM) Ý nghĩa khoa học luận án Luận án cơng trình nghiên cứu VLTC Mn-(Bi, Ga), VLTM Fe-Co VLTC tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co Các kết nghiên cứu đạt sở cho việc nghiên cứu chế tạo hệ VLTC VLTC tổ hợp không chứa đất Mn Kết luận án sở cho nghiên cứu hệ VLTC Làm chủ qui trình cơng nghệ giúp cho nhóm nghiên cứu chủ động việc chế tạo vật liệu định hướng ứng dụng Luận án nguồn tài liệu tham khảo có ý nghĩa cho việc nghiên cứu VLTC không chứa đất Mn-(Bi, Ga), vật liệu từ tổ hợp Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co Mặt khác, đề tài có ý nghĩa khoa học cao việc ứng dụng hiệu ứng vật lí kích thước nano mét cho việc tạo loại vật liệu từ tiên tiến Nội dung luận án - Chế tạo VLTC Mn-(Bi, Ga) phương pháp vật lí Khảo sát ảnh hưởng hợp phần điều kiện công nghệ đến cấu trúc tính chất từ hợp kim Mn-(Bi, Ga) - Chế tạo khảo sát ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên cấu trúc tính chất từ vật liệu từ mềm (VLTM) Fe-Co phương pháp nghiền lượng cao, polyol đồng kết tủa (ĐKT) - Chế tạo nghiên cứu vật liệu tổ hợp nano Mn-(bi, Ga)/Fe-Co khảo sát điều kiện cơng nghệ ảnh hưởng đến tính chất từ vật liệu Bố cục luận án Luận án trình bày chương Chương đầu phần tổng quan vật liệu từ cứng không chứa đất Mn-(Bi, Ga), vật liệu từ mềm Fe-Co vật liệu từ cứng tổ hợp nano Chương trình bày kĩ thuật thực nghiệm phương pháp chế tạo mẫu phép đo đặc trưng cấu trúc tính chất từ vật liệu Chương trình bày kết nghiên cứu hệ VLTC không chứa đất Mn-(Bi, Ga) thu được, bàn luận ảnh hưởng hợp phần yếu tố cơng nghệ lên cấu trúc tính chất từ vật liệu Chương trình bày cấu trúc, tính chất từ hệ VLTM Fe-Co chế tạo phương pháp nghiền lượng cao, polyol đồng kết tủa Chương trình bày kết tính chất từ hệ VLTC tổ hợp nano Mn50Bi50/Fe65Co35 Mn65Ga20Al15/Fe65Co35 Kết luận án Đã nghiên cứu ảnh hưởng hợp phần điều kiện công nghệ lên tạo pha cấu trúc tính chất từ hai hệ hợp kim từ cứng Mn-Bi Mn-Ga-Al Kết cho thấy: Khi nồng độ Bi lớn, lực kháng từ Hc hợp kim Mn-Bi tăng mạnh hạt sắt từ pha nhiệt độ thấp (LTP) bị cô lập pha phi từ Tuy nhiên, từ độ bão hòa Ms bị suy giảm mạnh tỉ phần pha LTP giảm Hợp phần tối ưu cho tính chất từ hợp kim Mn50Bi50 Bằng phương pháp phun băng nguội nhanh kết hợp xử lí nhiệt làm tăng tỉ phần rút ngắn thời gian tạo pha LTP cho hợp kim Mn-Bi Khí Ar mơi trường nghiền thích hợp cho phương pháp nghiền lượng cao để chế tạo bột nano từ cứng Mn-Bi Đã chế tạo tạo bột nano từ cứng Mn-Bi có Hc > 17 kOe, thích hợp cho việc chế tạo nam châm tổ hợp Cấu trúc tính chất từ hợp kim Mn-Ga-Al bị ảnh hưởng mạnh nồng độ Al Hợp phần tối ưu cho tính chất từ hệ hợp kim Mn65Ga20Al15 Môi trường nghiền tối ưu để chế tạo hạt nano Mn-Ga-Al ethanol Các hạt nano từ cứng MnGa-Al có Hc ~ 12 kOe nhỏ so với hệ Mn-Bi độ vuông đường trễ tốt thể tính đơn pha từ cứng Đã chế tạo hệ vật liệu từ mềm Fe-Co có kích thước nano mét phương pháp nghiền lượng cao, polyol đồng kết tủa Ảnh hưởng điều kiện phản ứng, hợp phần chế độ xử lý nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hạt nano Fe-Co khảo sát Các phương pháp chế tạo khác cho mẫu có kích thước hạt từ 30÷70 nm từ độ bão hòa Ms ~ 228÷232 emu/g Các mẫu bột nano Fe-Co thu từ ba phương pháp dùng để chế tạo nam châm tổ hợp Bước đầu chế tạo thành công vật liệu từ cứng tổ hợp tổ hợp với hai hệ vật liệu Fe65Co35/Mn50Bi50 Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 sử dụng pha từ cứng chưa xử lý nhiệt pha từ cứng xử lý nhiệt Tương tác trao đổi đàn hồi hai pha từ cứng - từ mềm tích lượng cực đại (BH)max vật liệu từ cứng tổ hợp phụ thuộc mạnh vào tỉ lệ pha từ mềm chế độ xử lý nhiệt chúng Giá trị (BH)max lớn thu cho hai hệ Fe65Co35/Mn50Bi50 Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 sử dụng pha từ cứng xử lí nhiệt tương ứng 3,8 4,8 MGOe Luận án thực Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Phòng thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu Linh kiện Điện tử Phòng Vật lý Vật liệu Từ Siêu dẫn, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Chương TỔNG QUAN VỀ LIỆU TỪ CỨNG KHÔNG CHỨA ĐẤT HIẾM Mn-(Bi, Ga), VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co VÀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG TỔ HỢP 1.1 Lịch sử phát triển phân loại vật liệu từ cứng Bước đột phá nghiên cứu VLTC đáng quan tâm việc chế tạo hợp kim từ cứng chứa đất (Sm-Co, Nd-Fe-B) có tích lượng tăng vượt trội so với VLTC trước năm 1966 Đặc biệt năm 1988, Coehoorn R cộng phát minh vật liệu nanocomposite có (BH)max = 12 MGOe Nam châm chứa nhiều pha từ, bao gồm hai pha từ mềm Fe3B (73% thể tích), -Fe (12% thể tích) pha từ cứng Nd 2Fe14B (15% thể tích) Tuy nhiên, kim loại đất có giá thành ngày tăng cao, chủ yếu sản xuất Trung Quốc cùng hạn chế trữ lượng khai thác nên chúng trở thành vật liệu chiến lược quốc gia Điều thúc đẩy nhà khoa học nghiên cứu vật liệu từ cứng không chứa đất Trong đó, hệ VLTC Mn (Mn-Bi, Mn-Ga) ứng cử viên tiềm nhà khoa học ngày quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng nam châm đáp ứng nhu cầu ứng dụng thực tế 1.2 Hệ vật liệu từ cứng không chứa đất Mn-(Bi,Ga) 1.2.1 Hệ vật liệu Mn-Bi Ô sở tinh thể hợp kim MnBi có cấu trúc kiểu NiAs (lục giác), hai trục tạo với góc 120o trục thứ ba (trục c) vng góc với hai trục kia, tham số đặc trưng ô sở a = b = 4,287 Å c = 6,118 Å, thuộc nhóm khơng gian P63/mmc Pha nhiệt độ thấp Mn-Bi có tính dị hướng từ đơn trục lớn (K= 107 erg/cm 3) lực kháng Hc từ tăng theo nhiệt độ Vì vậy, hợp kim Mn-Bi quan tâm để phát triển nam châm vĩnh cửu MnBi có từ độ bão hòa M s 8,5 kG, mặt lý thuyết, tạo tối đa (BH)max tối đa 18 MGOe 1.2.2 Hệ vật liệu Mn-Ga Hợp kim Mn-Ga với 20-40% Ga hình thành pha Mn 3Ga với loại cấu trúc khác D019 – phản sắt từ, D022 – ferri từ L10 – sắt từ Kiểu cấu trúc D0 19 ổn định, kiểu cấu trúc D022 thời gian hình thành pha dài thơng qua q trình xử lí nhiệt Tính chất từ Mn-Ga phụ thuộc vào tỉ phần Mn/Ga 1.3 Vật liệu từ mềm Fe-Co Hợp kim Fe-Co hình thành hai loại cấu trúc tinh thể cấu trúc lập phương tâm mặt (fcc) nhiệt độ ~ 983 oC lập phương tâm khối (bcc) nhiệt độ ~ 730oC Từ độ bão hòa Fe-Co đạt 24,5 kG với 35 %wt Co thêm Co với tỉ lệ 35% wt vào Fe, từ độ bão hòa hợp phần Fe 65Co35 tăng 13% so với từ độ Fe nguyên chất Ngoài từ độ bão hòa cao, hợp kim Fe-Co số dị hướng K1 giảm tăng hàm lượng Co 1.4 Hệ vật liệu từ cứng tổ hợp nano Mơ hình nam châm đàn hồi dựa lí thuyết Kneller-Hawig mơ hình lý thuyết khác Theo lý thuyết, nam châm tổ hợp bao gồm pha sắt từ (cứng/mềm) có kích thước nano mét chúng có tương tác trao đổi Các pha từ cứng nam châm tổ hợp cung cấp trường kháng từ cao, pha từ mềm cung cấp từ độ bão hòa J S lớn Sắp xếp pha từ nam châm tổ hợp pha từ mềm mềm xen kẽ pha từ cứng Nam châm tổ hợp có phẩm chất từ vượt trội so với nam châm đơn pha Các mơ hình lý thuyết cho thấy nam châm tổ hợp đạt tích lượng cực đại (BH)max ~ 120 MGOe, có kích thước hạt sắt từ (10 nm) xếp cách hợp lí Chương KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu Luận án thực phương pháp thực nghiệm.Các mẫu từ cứng chế tạo phương pháp phun băng nguội nhanh, nghiền lượng cao xử lý nhiệt Các mẫu VLTM chế tạo phương pháp NCNLC, polyol đồng kết tủa 2.2 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất từ 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X Khảo sát cấu trúc tinh thể phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 2.2.2 Phương pháp hiển vi điện tử Luận án sử dụng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để quan sát thay đổi vi cấu trúc mẫu 2.2.3 Phương pháp đo từ độ từ kế mẫu rung Phương pháp đo từ kế mẫu rung (VSM) sử dụng để đo đường cong từ trễ mẫu từ mềm 2.2.4 Phương pháp đo từ độ từ kế từ trường xung Phương pháp đo từ độ từ kế từ trường xung (PFM) sử dụng để đo đường cong từ trễ mẫu từ cứng 2.2.5 Phương pháp chuyển đổi đơn vị đo tính tích lượng cực đại (BH)max Phương pháp sử dụng phép chuyển đổi đơn vị đại lượng để tính giá trị (BH)max Chương NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Mn-(Bi,Ga) 3.1 Chế tạo vật liệu từ cứng Mn-Bi 3.1.1 Chế tạo vật liệu phương pháp nghiền lượng cao Để nghiên cứu khả tạo pha MnBi q trình NCNLC, chúng tơi tiến hành khảo sát theo hai cách khác Cách thứ nghiền mẫu Mn 55Bi45 trực tiếp từ hỗn hợp nguyên tố Mn Bi Cách thứ hai tạo tiền hợp kim phương pháp hồ quang sau tiến hành NCNLC Thời gian nghiền thực khoảng 0,25 - h Hình 3.2 Đường M(H) mẫu Mn55Bi45 Hình 3.4 Đường M(H) mẫu Mn55Bi45 nghiền h mơi trường khí Ar nghiền với thời gian h mơi trường Hình 3.8 Đường M(H) a) b) Hình 3.9 Sự phụ thuộc lực kháng từ Hc (a) từ bột Mn55Bi45 với thời gian độ bão hòa Ms (b) vào thời gian nghiền mẫu bột Mn55Bi45 nghiền từ phút đến h Kết cho thấy, mẫu nấu hồ quang xuất nhiều đỉnh MnBi với cường độ rõ nét so với mẫu không nấu hồ quang, dẫn đến tính chất từ tốt (hình 3.2) Mặt khác, mơi trường khí Ar giúp cho lực kháng từ cải thiện đáng kể (hình 3.4) Vì vậy, mơi trường nghiền để chế tạo VLTC Mn-Bi phương pháp nghiền lượng cao mơi trường khí Ar 20 -20 -40 20 -40 o -60 -30 -20 -10 10 H (kOe) 20 30 a 20 -20 -40 Ta = 250oC; tM = h -60 -30 -20 -10 10 20 30 H (kOe) a o T = 250 C a o T = 200 C 40 -20 T = 250 C; t = h a 60 0.5 h 1h 2h 4h 40 M (emu/g) 40 M (emu/g) 60 0.5 h 1h 2h 4h 6h 8h M (emu/g) 60 t = h; t = h M a -60 -30 -20 -10 10 20 30 H (kOe) t = 0.5 h a 20 ta = h 10 ta = h 42 46 50 54 x (%) 58 62 t = 0.5 h a t =1h a t =2h a 46 50 54 x (%) 58 62 60 60 55 55 M50 kOe (emu/g) 30 50 kOe 40 50 kOe 50 70 60 50 40 30 20 10 42 M (emu/g) 60 M M 50 kOe (emu/g) 70 (emu/g) a) b) c) Hình 3.10 Đường cong từ trễ mẫu bột Mn55Bi45 với thời gian nghiền tM (a); thời gian xử lí nhiệt ta (b) nhiệt độ ủ Ta (c) khác Lực kháng từ Hc tăng nhanh từ kOe đến 16 kOe tăng thời gian nghiền từ 0,5 đến h (hình 3.8) Hc cao đạt 17 kOe, tương ứng với mẫu có thời gian nghiền h Với thời gian nghiền tăng lên h lực kháng từ Hc có xu hướng giảm Sự biến đổi từ độ bão hòa theo thời gian nghiền (hình 3.9) Sau xử lý nhiệt, ta thấy tất vòng từ trễ mẫu sau xử lí nhiệt có độ vng đường từ trễ tốt Đối với số mẫu, lực kháng từ chúng giảm từ độ bão hòa tăng lên mạnh sau xử lí nhiệt Giá trị cao từ độ bão hòa Ms lực kháng từ Hc đạt mẫu xử lí nhiệt ~ 50 emu/g 11 kOe (hình 3.10) 3.1.2 Chế tạo vật liệu phương pháp nguội nhanh Hợp phần hợp kim Mn-Bi lựa chọn cho nghiên cứu Mn 100-xBix (x = 42, 46, 50, 54, 58, 62 66) Các mẫu phun băng nguội nhanh với vận tốc trống quay v = 10 m/s Mẫu băng thu sau trình ủ nhiệt độ khác T a = 200 - 350oC khoảng thời gian khác ta = 1, 2, h 50 45 t = 0.5 h 40 t =1h 35 t =2h 30 42 a a a 46 50 54 x (%) 58 62 50 45 40 t =2h 35 t =1h 30 a a 42 46 50 54 x (%) 58 a) b) c) d) Hình 3.14 Từ độ từ trường H = 50 kOe mẫu băng Mn100-xBix sau ủ nhiệt độ Ta = 200 (a), 250 (b), 300 (c) 350oC (d) với thời gian ta = 0.5 - h 11   MnBi   4h Mn  Bi 1h 2h 4h 20 10      M (emu/g)   -10 2h -20 1h 20 -40 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 -20 20 H (kOe) 40 Hình 3.21 Giản đồ XRD mẫu Mn50Bi50 với Hình 3.22 Đường M(H) mẫu thời gian nghiền khác chưa xử lí nhiệt Mn50Bi50 với thời gian nghiền khác chưa xử lí nhiệt Lực kháng từ Hc cho kết trái ngược với từ độ bão hòa, lực kháng từ tăng dần theo thời gian nghiền Thời gian nghiền h cho lực kháng từ lớn đạt giá trị 18,5 kOe Nhìn chung, sau q trình nghiền tính chất từ cứng mẫu cải thiện rõ rệt, pha MnBi tăng cường Tuy nhiên, với thông số thực nghiệm mà chúng tơi lựa chọn, thời gian nghiền h mẫu cho tính chất từ tốt 3.1.3.3 Ảnh hưởng chế độ xử lý nhiệt lên cấu trúc tính chất từ Sau ủ nhiệt, cường độ đỉnh Bi giảm rõ rệt (hình 3.23) Chứng tỏ sau xử lí nhiệt tinh thể Mn Bi kết hợp với để tạo thành pha MnBi Vì vậy, tính chất từ cứng mẫu cải thiện rõ rệt Các chế độ xử lí nhiệt làm tăng từ độ bão hòa ngược lại làm giảm lực kháng từ vật liệu Nhiệt độ xử lí thích hợp hệ mẫu khoảng 280oC thời gian xử lí nhiệt khoảng h (hình 3.25) Với nhiệt độ ủ 280oC, thời gian xử lí nhiệt h thời Hình 3.23 Giản đồ XRD mẫu Mn50Bi50 với thời gian nghiền khác xử lí nhiệt độ 280oC trong2 h gian nghiền h mẫu cho phẩm chất từ tốt nhất, với Ms = 44,2 emu/g Hc = 13 kOe 12 4h 0 -40 -20 H (kOe) 20 -40 40 -20 -40 -40 1h 2h 20 -20 -20 a) 20 M (emu/g) 20 40 1h 2h 40 1h 2h M (emu/g) M (emu/g) 40 4h -20 b) H (kOe) 20 4h -40 -40 c) 40 -20 20 H (kOe) 40 Hình 3.25 Đường cong từ trễ mẫu Mn50Bi50 nghiền với thời gian khác (1-4 h) xử lí nhiệt độ 280oC thời gian h (a), h (b) h (c) 3.2 Chế tạo vật liệu từ cứng Mn-Ga 3.2.1 Chế tạo vật liệu phương pháp nguội nhanh Các mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 10) phun với vận tốc trống quay 20 m/s Sau trình ủ nhiệt đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho pha từ cứng MnGa kiểu D0 22Mn3Ga tăng cường đáng kể Trong đó, cường độ pha MnAl giảm rõ rệt (hình 3.27 3.29) Mn3Ga-D019 MnAl x=5 x=5 x = 10 x = 10 30 40 50 60 70 Hình 3.27 Giản đồ XRD trước xử lí nhiệt mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 10) 20 30 60 x=0 x=5 x = 10 0.5 40 M (emu/g) M (emu/g) 40   ) 50 60 70 Hình 3.29 Giản đồ XRD mẫu băng Mn65Ga20-xAl10+x (x = 0, 10) đươc ủ nhiệt độ 650oC thời gian h 1.5 20 x=0 x=5 x =10 -20 -0.5 -40 -1 -1.5 -12 Mn3Ga-D022 x=0 x=0 20 Mn3Ga-D019 MnAl Mn3Ga-D022 -8 -4 H (kOe) 12 Hình 3.28 Đường cong từ trễ trước xử lí nhiệt mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 10) -60 -30 -20 -10 10 20 30 c) H (kOe) Hình 3.30 Đường M(H) mẫu băng Mn65Ga25xAl10+x ủ với nhiệt độ khác Ta = 550 (a), 600 (b), 650 (c), 700 (d) and 750oC (e) thời gian ta = h 13 Quá trình ủ nhiệt làm thay đổi cấu trúc dẫn đến cải thiện tính chất từ mẫu Lực kháng từ từ độ bão hòa đạt tương ứng 10,4 kOe 48 emu/g, tăng đáng kể so với mẫu chưa ủ nhiệt (Hc cỡ 600 Oe, Ms thấp chưa đến 1,5 emu/g) Nhiệt độ ủ tối ưu cho hệ xung quanh 650oC Điều thể rõ hình 3.28, 3.30 3.31 12 y=0 y=5 y = 10 10 H (kOe) 40 c 30 s M (emu/g) 50 20 0 600 650 o T ( C) 700 750 y = 10 10 550 y=5 y=0 550 600 650 o T ( C) 700 750 a a a) b) Hình 3.31 Sự thay đởi từ độ bão hịa Ms lực kháng từ Hc nhiệt độ ủ Ta khác mẫu băng Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 10) 3.2.2 Chế tạo phương pháp nghiền lượng cao Mẫu Mn65Ga20Al15 nghiền với thời gian khác môi trường cồn, trước đưa vào cối nghiền mẫu Mn65Ga20Al15 giã nhỏ Tăng thời gian nghiền lên h kích thước hạt giảm xuống đáng kể từ 50 - 70 nm đồng (hình 3.32) Nên chúng tơi lựa chọn thời gian nghiền h để nghiên cứu mẫu Mn65Ga25-xAl10+x Hình 3.32 Ảnh SEM mẫu Mn65Ga20Al15 với thời gian nghiền (a) h (b) h (c) 16 h môi trường cồn D0 - Mn Ga 19 * D022 - Mn3Ga MnAl D0 19 - Mn Ga * D0 22 - Mn Ga MnAl * * o 700 C * x=0 * * * o 675 C o 650 C x=5 o 625 C o x = 10 600 C o 20 30 40 50 60 575 C 70 20 Hình 3.33 Giản đồ XRD mẫu 30 40 50 60 70 Hình 3.36 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu 14 Mn65Ga25-xAl10+x (x = 0, 5, 10) với thời Mn65Ga20Al15 ủ nhiệt độ khác gian nghiền h chưa ủ nhiệt thời gian 15 phút So với trước ủ nhiệt (hình 3.33), mẫu sau xử lý nhiệt, có nhiều đỉnh nhiễu xạ xuất rõ nét hầu hết các nhiệt độ ủ Các đỉnh thuộc pha Mn3Ga với kiểu cấu trúc khác (hình 3.36) Kết khảo sát tính chất từ cho thấy nhiệt độ ủ 650 oC tối ưu cho hình thành pha MnGa Tính chất từ phụ thuộc thời gian xử lý nhiệt mẫu Mn 65Ga20Al15 nhiệt độ 650oC trình bày hình 3.38 Ta thấy, hình thành pha từ cứng MnGa mẫu nhanh (khoảng vài phút) Từ kết trình bày thời gian tối ưu 40 575 600 625 Ms (emu/g) M (emu/g) 20 -20 -40 -30 650 675 700 -20 -10 H (kOe) 10 20 30 40 35 30 25 20 15 10 40 35 30 M s 25 20 15 10 H c 575 600 625 650 675 700 o T ( C) H c (kOe) để tạo pha từ cứng nằm khoảng 0,25 ÷ 0,5 h a a) b) Hình 3.38 Đường cong từ trễ (a) xu hướng thay đổi Ms Hc (b) mẫu Mn65Ga20Al15 ủ nhiệt độ khác với thời gian 15 phút CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co 4.1 Chế tạo vật liệu phương pháp nghiền lượng cao 4.1.1 Ảnh hưởng môi trường nghiền Kết khảo sát cho thấy với cùng thời gian, nghiền mơi trường khí Ar có khả tạo pha FeCo tốt kích thước hạt nhỏ so với nghiền mơi trường cồn Vì vậy, chúng tơi lựa chọn mơi trường nghiền khí Ar để chế tạo vật liệu từ mềm Fe65Co35 trình nghiền lượng cao 4.1.2 Ảnh hưởng thời gian nghiền Thời gian nghiền mẫu Fe65Co35 lựa chọn 4, 8, 16 32 h Ảnh SEM hình 4.2 cho thấy sau nghiền chưa ủ nhiệt mẫu bị kết đám, hạt bám dính vào tạo thành khối khó phân biệt kích thước hạt Q trình ủ nhiệt khắc phục khuyết tật tinh loại bỏ oxit mẫu nên tính chất từ tốt trước ủ nhiệt Bằng phương pháp nghiền 15 lượng cao, chế tạo thành cơng hệ VLTM Fe 65Co35 có từ độ bão hòa Ms ~ 230 emu/g lực kháng từ Hc ~ 50 Oe (hình 4.6) a) b) c) Hình 4.2 Ảnh SEM mẫu Fe65Co35 với thời gian nghiền h (a), 16 h (b) 32 h (c) chưa ủ nhiệt 210 t 16 h M t 32 h M Ms 150 150 c M -100 -200 Hc 90 30 -8000 H (Oe) 8000 H (Oe) 210 M t 8h s 100 t 4h M (emu/g) M (emu/g) 200 12 16 20 24 28 32 90 30 b) a) Hình 4.6 Đường cong từ trễ mẫu Fe65Co35 (a) biến đổi từ độ bão hòa lực kháng từ (b) sau ủ nhiệt 4.2 Chế tạo vật liệu phương pháp Polyol 4.2.1 Ảnh hưởng nồng độ pH Kết hình 4.9 nhận định với độ pH từ ÷ 8, kích thước hạt mẫu tương đối đồng cỡ 60 nm a) b) c) Hình 4.9 Ảnh SEM mẫu Fe65Co35 với pH = (a), (b) (c) Quy luật biến đổi từ độ bão hòa Ms với mức pH khác biểu diễn hình nhỏ chèn hình 4.10 Từ độ bão hòa cao đạt 228 emu/g tương ứng với 16 mẫu tổng hợp với pH = Vì vậy, độ pH = lựa chọn để tổng hợp mẫu Fe100−xCox (x = 25, 35 45) nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Co cấu trúc tính chất từ hạt nano Fe-Co Quy luật biến đổi từ độ bão hòa M s với 300 200 nhỏ chèn hình 4.10 Từ độ bão hòa cao 100 đạt 228 emu/g tương ứng với mẫu tổng hợp 230 210 190 -100 với pH = Vì vậy, độ pH = lựa chọn để -200 tổng hợp mẫu Fe100−xCox (x = 25, 35 45) -300 -12 nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Co cấu trúc tính chất từ hạt nano Fe-Co pH = pH = pH = pH = pH = 13 Ms (emu/g) M (emu/g) mức pH khác biểu diễn hình 170 10 12 14 pH -8 -4 H (kOe) 12 Hình 4.10 Đường cong từ trễ 4.2.2 Ảnh hưởng hợp phần mẫu Fe65Co35 với độ pH khác Kích thước hạt hợp phần gần nhau, có giá trị trung bình khoảng 60 nm đồng (hình 4.12) a) b) c) Hình 4.12 Ảnh SEM mẫu Fe100-xCox với x = 25 (a), 35 (b) 45 (c) với pH = -250 -12 -8 -4 0.2 -0.2 -0.1 H (kOe) 2.874 a (Ao) -125 2.876 210 Ms (emu/g) 125 240 x = 25 x = 35 x = 45 M (emu/g) M (emu/g) 250 180 2.872 150 0.1 H (kOe) 12 Hình 4.13 Đường cong từ trễ mẫu M s a 120 20 25 30 35 40 45 2.87 50 x (%) Hình 4.14 Biến đởi từ độ bão hòa Fe100-xCox với x = 25, 35 45 số mạng theo nồng độ Co Ta thấy từ độ bão hòa Ms mẫu rõ ràng phụ thuộc vào nồng độ Co Lực kháng từ H c mẫu thay đổi phạm vi 14 - 52 Oe tương ứng với việc thay đổi Co nồng độ từ 25 đến 45% (hình 4.13) Từ độ bão hòa đạt lớn 228 emu/g tương ứng với nồng độ Co = 35% (hình 4.14) Đây chứng cho thấy nguyên tử Co 17 thay cho Fe cấu trúc tinh thể hạt nano Fe-Co tổng hợp Sử dụng phương pháp Polyol để tổng hợp VLTM Fe-Co, thay cho phương pháp nghiền lượng cao 4.3 Chế tạo Fe-Co phương pháp đồng kết tủa Phổ XRD hình 4.15 4.19 chứng tỏ trình ủ nhiệt làm cho Co dịch chuyển vào mạng tinh thể Fe để tạo thành FeCo Các kết cho thấy vật liệu nano từ mềm Fe2Co có Ms cao (232 emu/g) tổng hợp thành cơng Q trình chuyển đổi cấu trúc từ tính vật liệu nano đa pha CoFe 2O4-Fe2Co trở thành hợp kim Fe2Co trình ủ nhiệt từ 30oC tới 800oC môi trường Ar hỗn hợp Ar+H khảo sát chi tiết (hình 4.18) Hình 4.15 Giản đồ nhiễu xạ tia X Hình 4.19 Phở nhiễu xạ tia X mẫu ủ mẫu xử lý nhiệt độ từ 30oC ÷ 500oC nhiệt độ khác mơi trường khí Ar a) b) Hình 4.18 Đường cong từ trễ mẫu xử lý nhiệt độ khác Các kết khảo sát thể quy trình chế tạo chủ để nhằm chủ động chế tạo loại vật liệu nano từ tính đơn pha đa pha theo mong muốn CHƯƠNG BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG 18 TỔ HỢP NANO Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co 5.1 Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Bi chưa xử lý nhiệt Kích thước hạt pha từ cứng Mn 50Bi50 pha từ mềm Fe65Co35 nằm khoảng 40÷70 nm (hình 3.20c 4.4b) Tính chất từ pha từ cứng pha từ mềm thể hình 3.4 4.6a Để chế tạo vật liệu tổ hợp Fe 65Co35/Mn50Bi50, tỉ lệ khối lượng pha từ mềm lựa chọn 2%, 4%, 6% 8% Hai pha từ cứng từ mềm trộn với thời gian 0,5 h 40 30 30 20 Ms 20 Hc 10 c 40 s M (emu/g) 20 M (emu/g) 2% 4% 6% 8% H (kOe) 40 -20 -40 -40 -20 H (kOe) 20 40 10 0 wt% Fe Co 100 65 35 a) b) Hình 5.1 Đường M(H) (a), thay đởi từ độ bão hịa Ms lực kháng từ Hc (b) theo tỉ lệ pha từ mềm mẫu Fe65Co35/Mn50Bi50 trộn 0,5 h chưa xử lý nhiệt Các đường cong từ trễ (hình 5.1a) cho thấy mẫu tổ hợp xuất tính đa pha từ mạnh, tính đa pha từ tăng theo tỉ lệ pha từ mềm Từ độ bão hòa Ms mẫu tổ hợp tăng theo tỉ lệ tăng pha từ mềm Lực kháng từ giảm nhanh theo tỉ lệ tăng pha từ mềm (hình 5.1b) M (emu/g) 25 50 2% 4% 6% M (emu/g) 50 8% o T = 250 C -25 25 2% 4% 6% 8% o T = 250 C -25 a a t =8h t =2h a a a) -50 -40 -20 H (kOe) 20 40 b) -50 -40 -20 H (kOe) 20 40 Hình 5.2 Đường M(H) đo nhiệt độ phòng mẫu VLTH Fe65Co35/Mn50Bi50 với tỉ lệ Fe65Co35 2%, 4%, 6% 8% xử lý nhiệt 250oC h (a) h (b) Sau xử lý nhiệt, nhận thấy tính chất từ mẫu VLTC tổ hợp ủ nhiệt độ 250oC với thời gian h h tính chất từ tăng cường (hình 5.2) Tích 19 (BH) VLTC tổ hợp với tỉ lệ 8% xử lý nhiệt độ 250 oC h cho (BH)max ~ 3,4 MGOe mẫu có giá trị (BH) lớn hai chế độ xử lý nhiệt Kết thu sau xử lý nhiệt vật liệu tổ hợp cải thiện tính chất từ Tuy nhiên, cải thiện chưa kì vọng chúng tơi Vì vậy, chọn pha từ cứng xử lý nhiệt để thay cho pha từ cứng chưa xử lí nhiệt việc chế tạo vật liệu từ cứng tổ hợp có cấu trúc nano Fe65Co35/Mn50Bi50 5.2 Vật liệu từ cứng tô h ơp sử dụng pha từ cứng Mn-Bi x lý 60 4% 6% 8% 50 50 40 40 -20 a) M 20 H 30 s 20 c 10 -40 -60 -40 30 -20 H (kOe) 20 40 0 b) c 20 60 s M (emu/g) 40 2% M (emu/g) 60 H (kOe) nhiệt 10 wt% Fe Co 65 10 35 Hình 5.4 Đường M(H) (a), phụ thuộc Ms Hc vào tỉ lệ pha từ mềm VLTH Fe65Co35/Mn50Bi50 Pha từ cứng Mn50Bi50 xử lý nhiệt có kích thước hạt cỡ 40 - 70 nm Lực kháng từ Hc ~ 10 kOe, từ độ bão hòa Ms ~ 42 emu/g Pha từ mềm có lực kháng từ Hc ~ 51 Oe, từ độ bão hòa Ms ~ 230 emu/g Pha từ cứng pha từ mềm trộn sau ép viên, xử lí nhiệt 250oC h khảo sát tính chất từ nhiệt độ phòng hệ đo PFM Các đường M(H) mẫu tổ hợp thay đổi M s Hc thể hình 5.4 Ta thấy, hình dạng đường cong từ trễ bị lõm, độ lõm cho biết kích thước hạt từ mẫu VLTH không đồng dấu hiệu cho biết mẫu biểu tính đa pha từ Độ lõm đường M(H) mẫu tổ hợp tăng tỉ lệ pha từ mềm tăng lên Hình dáng đường M(H) mẫu tổ hợp sử dụng pha từ cứng xử lí nhiệt vng đường M(H) mẫu sử dụng pha từ cứng chưa xử lí nhiệt Mẫu VLTH sử dụng pha từ cứng xử lí nhiệt có lực kháng từ H c mẫu giảm theo tỉ lệ tăng pha từ mềm, ngược lại M s tăng theo tỉ lệ tăng pha từ mềm (hình 5.4b) 20 4M B BH 4M, B (kG) 4M (kG) 4 2% 4% 6% 8% -2 8% (BH)max (MGOe) -4 -6 -40 a) -20 H (kOe) 20 40 b) -6 3.5 2.5 1.5 -5 -4 -3 -2 H (kOe) -1 c) wt% Fe Co 65 35 Hình 5.5 Đường M(H) hiệu chỉnh hệ số khử từ (a), đường đặc trưng từ 4πMH; B-H; (BH) mẫu với TL=8% (b), phụ thuộc (BH)max (c) mẫu VLTH Fe65Co35/Mn50Bi50 vào TL Tích lượng cực đại (BH)max VLTH Fe65Co35/Mn50Bi50 sử dụng pha từ pha từ cứng xử lí nhiệt, (BH) max ~ 3,8 MGOe), lớn pha từ cứng chưa xử lí nhiệt, (BH) max ~ 3,4 MGOe) (hình 5.5) 5.3 Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Ga-Al chưa xử lý nhiệt Vật liệu từ cứng tổ hợp Mn-Ga-Al/Fe-Co lựa chọn với hợp phần Fe65Co35/Mn65Ga20Al15, tỉ lệ pha từ mềm mẫu tổ hợp 5, 10, 15 20% khối lượng Các pha từ cứng từ mềm chế tạo phương pháp NCNLC Kích thước hạt pha từ cứng pha từ mềm khoảng 40 - 70 nm Pha từ cứng có Ms ~ emu/g, lực kháng từ pha từ cứng nhỏ 300 Oe (hình 3.34a) Đối với pha Fe 65Co35, đường cong từ trễ thể tính từ mềm, từ độ bão hòa mẫu đạt cỡ ~ 230 emu/g lực kháng từ nhỏ ~ 51 Oe (hình 4.6) 40 c 100 100 M c H s -20 -40 -12 a) 200 H (Oe) 200 s M (emu/g) 20 M (emu/g) 5% 10% 15% 20% -0.25 -0.125 H (kOe) c -8 -4 H (kOe) 12 b) 10 15 %wt Fe Co 65 20 35 Hình 5.6 Các đường M(H) (a), phụ thuộc Ms Hc (b) mẫu VLTH Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 vào TL pha từ mềm trước xử lý nhiệt (đo nhiệt độ phịng) Sau trộn tính chất từ mẫu tổ hợp thể hình 5.6 Ta thấy 21 đường cong từ trễ pha từ cứng tổ hợp giống đường từ trễ vật liệu từ mềm (hình 5.6a) Từ độ bão hòa mẫu tăng theo tỉ phần pha từ mềm, lực kháng từ mẫu nhỏ giảm dần từ 250 Oe xuống còn 105 Oe tương ứng với mẫu 5% 20% Fe65Co35 -2 -4 15% -6 -40 a) -20 H (kOe) 20 40 -5 b) -4 (MGOe) max 4M (kG) 4pM B BH -3 -2 H (kOe) -1 (BH) 5% 10% 15% 20% 4M, B (kG) 10 15 wt% Fe Co c) 65 20 35 Hình 5.11 Đường M(H) hiệu chỉnh hệ số khử từ (a), đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) mẫu với TL=15% (b), phụ thuộc (BH)max (c) mẫu VLTH Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 vào TL với nhiệt độ xử lý 650oC thời gian 0,5 h Các đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) mẫu tổ hợp Fe 65Co35/Mn65Ga20Al15 tương ứng với tỉ lệ pha từ mềm 5, 10, 15 20% xử lí nhiệt 650 oC với thời gian 0,5 h biểu diển hình 5.11 Hệ VLTC tổ hợp Fe 65Co35/Mn65Ga20Al15 nghiên cứu chúng tơi có nhiệt độ ủ thích hợp 650 oC thời gian 0,5 h Từ phân tích trên, ta thấy tham số Ms, Hc (BH)max, cho giá trị tốt nhiệt độ xử lí 650oC thời gian 0,5 h Tích lượng cực đại (BH)max cao > MGOe tương ứng với mẫu có tỉ lệ pha từ mềm 15% 5.4 Vật liệu từ cứng tổ hợp sử dụng pha từ cứng Mn-Ga-Al xử lý nhiệt 20 0% 5% 10% 50 -20 -40 -60 -30 -20 -10 10 a) H (kOe) 15% 20% 20 30 50 M 40 40 s 30 30 20 H 10 20 c 10 0 b) Hc (kOe) M (emu/g) 40 Ms (emu/g) 60 10 15 20 Fe Co (wt %) 65 35 Hình 5.12 Các đường M(H) (a), phụ thuộc Ms Hc (b) vật liệu tổ hợp Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 với pha từ cứng xử lí nhiệt tỉ lệ Fe65Co35 khác 22 Từ kết thu q trình nghiên cứu, chúng tơi xử lí nhiệt bột từ cứng Mn65Ga20Al15 nhiệt độ 650oC với thời gian 0,25 h Tính chất từ mẫu sau xử lí nhiệt đạt có từ độ bão hòa M s ~ 24 emu/g lực kháng từ H c ~ 12 kOe, pha từ cứng sau trộn với bột từ mềm Fe65Co35 có tỉ lệ khác 10 15 20% tổng khối lượng mẫu Hình 5.12 đường cong từ trễ mẫu vật liệu tổ hợp có tỉ lệ pha từ mềm Fe65Co35 khác -2 5 15% (BH) (BH) max (MGOe) 4pM (kG) 5% 10% 15% 20% 4M, B (kG) -4 -6 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 H (kOe) a) -5 b) max -4 -3 -2 -1 H (kOe), (BH) (MGOe) 0 c) 10 15 Fe Co (wt %) 65 20 35 Hình 5.13 Đường M(H) hiệu chỉnh hệ số khử từ (a), đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) mẫu với TL=15% (b), phụ thuộc (BH)max (c) mẫu VLTH Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 phụ thuộc tỉ lệ pha từ mềm 5%, 10%, 15%, 20% Đường M(H) hiệu chỉnh hệ số khử từ, đường đặc trưng từ 4πM-H; B-H; (BH) phụ thuộc (BH)max mẫu VLTH Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 vào tỉ lệ pha từ mềm thể hình 5.13 Tích lượng lớn đạt thực nghiệm (BH)max ~ 4,8 tương ứng với mẫu có tỉ lệ 15% pha từ mềm Kết thu còn thấp so với tính tốn lý thuyết vật liệu tổ hợp Hệ VLTC tổ hợp Fe65Co35/Mn65Ga20Al15, sử dụng pha từ cứng xử lí nhiệt có tích lượng cực đại (BH)max ~ 4,8 MGOe tốt so với mẫu tổ hợp sử dụng pha từ cứng chưa xử lí nhiệt 23 KẾT LUẬN CHUNG Đã nghiên cứu ảnh hưởng hợp phần điều kiện công nghệ lên tạo pha cấu trúc tính chất từ hai hệ hợp kim từ cứng Mn-Bi Mn-Ga-Al Kết cho thấy: - Khi nồng độ Bi lớn, lực kháng từ Hc hợp kim Mn-Bi tăng mạnh hạt sắt từ pha nhiệt độ thấp (LTP) bị cô lập pha phi từ Tuy nhiên, từ độ bão hòa Ms bị suy giảm mạnh tỉ phần pha LTP giảm Hợp phần tối ưu cho tính chất từ hợp kim Mn50Bi50 - Bằng phương pháp phun băng nguội nhanh kết hợp xử lí nhiệt làm tăng tỉ phần rút ngắn thời gian tạo pha LTP cho hợp kim Mn-Bi - Khí Ar mơi trường nghiền thích hợp cho phương pháp nghiền lượng cao để chế tạo bột nano từ cứng Mn-Bi - Đã chế tạo tạo bột nano từ cứng Mn-Bi có Hc > 17 kOe, thích hợp cho việc chế tạo nam châm tổ hợp - Cấu trúc tính chất từ hợp kim Mn-Ga-Al bị ảnh hưởng mạnh nồng độ Al Hợp phần tối ưu cho tính chất từ hệ hợp kim Mn65Ga20Al15 - Môi trường nghiền tối ưu để chế tạo hạt nano Mn-Ga-Al ethanol - Các hạt nano từ cứng Mn-Ga-Al có Hc ~ 12 kOe nhỏ so với hệ Mn-Bi độ vuông đường trễ tốt thể tính đơn pha từ cứng Đã chế tạo hệ vật liệu từ mềm Fe-Co có kích thước nano mét phương pháp nghiền lượng cao, polyol đồng kết tủa Ảnh hưởng điều kiện phản ứng, hợp phần chế độ xử lý nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hạt nano Fe-Co khảo sát Các phương pháp chế tạo khác cho mẫu có kích thước hạt từ 30÷70 nm từ độ bão hòa Ms ~ 228÷232 emu/g Các mẫu bột nano Fe-Co thu từ ba phương pháp dùng để chế tạo nam châm tổ hợp Bước đầu chế tạo thành công vật liệu từ cứng tổ hợp tổ hợp với hai hệ vật liệu Fe65Co35/Mn50Bi50 Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 sử dụng pha từ cứng chưa xử lý nhiệt pha từ cứng xử lý nhiệt Tương tác trao đổi đàn hồi hai pha từ cứng – từ mềm tích lượng cực đại (BH)max vật liệu từ cứng tổ hợp phụ thuộc mạnh vào tỉ lệ 24 pha từ mềm chế độ xử lý nhiệt chúng Giá trị (BH)max lớn thu cho hai hệ Fe65Co35/Mn50Bi50 Fe65Co35/Mn65Ga20Al15 sử dụng pha từ cứng xử lí nhiệt tương ứng 3,8 4,8 MGOe Tương tác trao đổi tích lượng cực đại vật liệu tổ hợp tăng cường cách thay đổi kích thước hạt chế độ xử lý nhiệt CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC THUỘC LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ Nguyen Mau Lam, Tran Minh Thi, Pham Thi Thanh, Nguyen Hai Yen, and Nguyen Huy Dan (2015), "Fabrication of Mn-Bi Nanoparticles by High Energy Ball Milling", Materials Transactions, 56(9), pp 1394-1398 Lam Nguyen Mau, Thi Tran Minh, Thanh Pham Thi, Yen Hai Nguyen, and Dan Nguyen Huy (2018), "Structure and magnetic properties of Fe-Co nanoparticles prepared by polyol method", Physica B, 532, pp 71-75 Nguyen Huy Dan, Pham Thi Thanh, Nguyen Huy Ngoc, Nguyen Hai Yen, Tran Dang Thanh, Jung-Goo Lee, Nguyen Mau Lam, and Dinh Thi Kim Oanh (2020) “Fabrication of Mn-(Bi, Ga) based hard magnetic nanocomposites”, Int J Nanotechnol., 17(7/8/9/10), pp 529-540 Nguyen Mau Lam, Do Thi Thuy, Pham Ha Trang, Nguyen Hoai Anh, Nguyen Thi Luyen, Nguyen Thi Hien, Ngo Thi Truong, Pham Thi Thanh, Nguyen Hai Yen, Nguyen Van Duong, Nguyen Huy Ngoc, Duong Dinh Thang, Tran Minh Thi, and Nguyen Huy Dan (2018), "Investigation of fabrication of Mn-Ga-Al/Fe-Co nanocomposite hard magnetic materials", Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol, 9, pp 025012: 025017 Nguyễn Mẫu Lâm, Trần Minh Thi, Lê Thị Hồng Hải, Trần Thị Hoài, Trần Thị Thúy, Phạm Thị Thanh, Nguyễn Hải Yến Nguyễn Huy Dân (2016), "Tổng hợp hạt Nano Fe-Co có độ từ hóa cao phương pháp Polyol", Tạp chí hóa học, 54(5e1-2), pp 32-36 Mau Lam Nguyen, Thanh Hai Ha, Dinh Thang Duong, Thi Thanh Pham, Hai Yen Nguyen, Minh Thi Tran, Thanh Huyen Nguyen, and Huy Dan Nguyen (2014), "Investigation of fabrication of Mn-Bi hard magnetic materials by melt-spinning method", Proceedings (IWAMSN2014) - November 02-06, 2014 Ha Long City, Vietnam, pp 194-199 Nguyễn Mẫu Lâm, Trần Minh Thi, Phạm Thị Thanh, Trần Thị Hà, Nguyễn Lương Lâm, Vũ Mạnh Quang Dương Đình Thắng (2015), "Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ cứng nanocomposite Mn-Bi/Fe-Co", Kỷ yếu Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc - SPMS2015, pp 52-55 Mau Lam Nguyen, Thi Bich Hang Nguyen, Thi Thanh Pham, Hai Yen Nguyen, Dinh Thang Duong, Minh Thi Tran, Xuan Hau Kieu, and Huy Dan Nguyen (2016), "Hard magnetic property of Mn-Ga-Al melt-spun ribbons", Proceedings of The 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2016), 8-12 November, 2016 - Ha Long City, Vietnam, Proceedings, pp 265-269 Nguyen Mau Lam, Tran Thi Thuy, Tran Minh Thi, Le Thi Hong Hai, Pham Thi Thanh 25 Dan Nguyen Huy (2017), "Properties of high magnetization FeCo nanomaterials synthesised by chemical method", Kỷ yếu Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2017, TP Huế, 19-21/10/2017, pp 29-33 10 Phạm Thị Thanh, Nguyễn Mẫu Lâm, Dương Đình Thắng, Đinh Thị Kim Oanh, Nguyễn Hải Yến, Phạm Văn Đại, and Nguyễn Huy Dân (2019), "Chế tạo vật liệu từ cứng Mn-Ga-Al phương pháp nghiền lượng cao", Tạp chí khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, 62(8/2019), pp 3-12 11 Huy Dan Nguyen, Jung-Goo Lee, Thi Thanh Pham, Mau Lam Nguyen, Huy Ngoc Nguyen, Thi Kim Oanh Dinh, Hai Yen Nguyen, and Dang Thanh Tran (2019), "Fabrication of Mn(Bi,Ga) based hard magnetic nanocomposite", Proceedings of the 7th International Workshop on Nanotechnology and Application - IWNA, Phan Thiet City, 11/2019, pp 47-53 ... trình chế tạo VLTC Mn- (Bi, Ga), VLTM FeCo, VLTC tổ hợp Mn- (Bi, Ga)/Fe -Co yếu tố ảnh hưởng đến tính chất từ vật liệu - Làm sáng tỏ chế từ cứng VLTC Mn- (Bi, Ga) VLTC tổ hợp Mn- (Bi, Ga)/Fe -Co Phương... tượng nghiên cứu luận án - VLTC không chứa đất Mn- (Bi, Ga) - Vật liệu từ mềm (VLTM) Fe -Co - VLTC tổ hợp không chứa đất có cấu trúc nano Mn- (Bi, Ga)/Fe -Co Mục tiêu nghiên cứu luận án - Tìm hợp phần... nghiên cứu chưa thực tương xứng với kết lý thuyết công bố Từ lý lựa chọn đề tài nghiên cứu luận án là: ? ?Chế tạo nghiên cứu tính chất từ vật liệu tổ hợp nano không chứa đất Mn- (Bi, Ga)/Fe -Co? ?? Đối