Luận văn thạc sĩ Vật lý, Chất rắn, Hợp kim, Nano

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ HÀ MY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM Fe50Co50 CĨ KÍCH THƢỚC NANO MÉT TỔNG HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP HỢP KIM CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ HÀ MY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM Fe50Co50 CĨ KÍCH THƢỚC NANO MÉT TỔNG HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP HỢP KIM CƠ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ HÙNG MẠNH Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin dành lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS Đỗ Hùng Mạnh - người Thầy hướng dẫn tận tình bảo tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Th.S Đỗ Khánh Tùng người anh, người hướng dẫn dành nhiều thời gian giúp tiếp cận với thiết bị đo đạc cách xử lý số liệu q trình tơi thực luận văn Những dẫn, gợi ý anh ln học bổ ích rút từ thực tiễn làm việc Anh cung cấp cho tơi nhiều tài liệu cần thiết để hồn thành tốt luận văn Tôi xin cảm ơn giúp đỡ tận tình thành viên thuộc phịng Vật lý Vật liệu từ siêu dẫn, anh chị Viện Khoa học vật liệu Cuối cùng, xin bày tỏ lịng biết ơn đến bạn bè gia đình - đặc biệt người Mẹ thân yêu tơi - nguồn động viên tình thần lớn lao, ln bên cạnh ủng hộ tôi, động viên tôi, tiếp thêm cho tơi sức mạnh có đủ nghị lực tinh thần vượt qua khó khăn để hồn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2014 Nguyễn Thị Hà My LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Đỗ Hùng Mạnh Hầu hết số liệu, kết luận văn trích dẫn lại từ báo xuất cộng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hà My MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Các chữ viết tắt ký hiệu Danh mục hình Danh mục bảng MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giản đồ pha Fe-Co 1.2 Các cấu trúc tinh thể pha Fe-Co 1.3 Các tính chất từ 1.3.1 Từ độ bão hòa 1.3.2 Lực kháng từ 1.3.3 Nhiệt độ Curie 1.3.4 Dị hướng từ 10 1.3.4.1 Dị hướng từ tinh thể 10 1.3.4.2 Dị hướng bề mặt 12 1.3.5 Đơn đômen 12 1.3.6 Siêu thuận từ 14 1.4 Tổng hợp vật liệu có kích thƣớc nano mét phƣơng pháp hợp kim 1.4.1 Sơ lược phương pháp hợp kim 15 15 1.4.2 Nguyên lý phương pháp hợp kim 15 1.4.3 Thiết bị dùng phương pháp hợp kim 16 1.4.4 Ứng dụng hợp kim 19 1.5 Các phƣơng pháp khác 20 CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 22 2.1 Tổng hợp vật liệu nano Fe-Co phƣơng pháp hợp kim 22 2.2 Nhiễu xạ tia X 25 2.2.1 Phân tích Rietveld 25 2.2.2 Xác định kích thước tinh thể ứng suất mạng 25 2.3 Hiển vi điện tử quét (FESEM) 27 2.4 Phân tích thành phần phổ tán sắc lƣợng tia X 28 2.5 Các phép đo từ 29 2.5.1 Từ kế mẫu rung 29 2.5.2 Hệ đo tính chất vật lý 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Lựa chọn tham số nghiền tối ƣu 31 3.1.1 Tốc độ nghiền 31 3.1.2 Tỉ lệ trọng lượng bi:bột 32 3.2 Ảnh hƣởng thời gian nghiền 34 3.2.1 Các đặc trưng cấu trúc 34 3.2.2 Hình thái kích thước hạt 36 3.2.3 Các tính chất từ 38 3.2.4 Sự ổn định mẫu 40 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ ủ 41 3.3.1 Các đặc trưng cấu trúc 42 3.3.2 Hình thái kích thước hạt 43 3.3.3 Các tính chất từ 44 3.3.4 Sự ổn định mẫu 50 KẾT LUẬN 52 Tài liệu tham khảo 56 Danh mục cơng trình cơng bố 56 Danh mục hình vẽ STT Chú thích hình Trang Hình 1.1 Giản đồ minh họa a) cấu trúc L10; b) cấu trúc trật tự L12 c) pha bất trật tự A1 hợp kim Fe-Pt Hình 1.2 Giản đồ pha Fe-Co Hình 1.3 Sự thay đổi từ độ bão hòa hợp kim Fe-Co theo tỉ lệ Co Hình 1.4 Các dạng cấu trúc tinh thể Fe (bcc, fcc) Co (hcp, fcc) Hình 1.5 Đường cong từ trễ vật liệu từ mềm Hình 1.6 Đường cong từ hóa ban đầu sắt từ Hình 1.7 Dị hướng từ tinh thể Fe 11 Hình 1.8 Dị hướng từ tinh thể Co 11 Hình 1.9 Sự xếp spin bề mặt hạt sắt từ hai 12 trường hợp dị hướng bề mặt khác K < K > 10 Hình 1.10 Cấu trúc đơmen hạt từ 13 11 Hình 1.11 Các trạng thái hỗn hợp bột hai pha ban đầu A 15 B trình hợp kim để tạo pha C 12 Hình 1.12 (a) Máy nghiền hành tinh P6 (b) sơ đồ nguyên lý 17 hoạt động máy nghiền hành tinh 13 Hình 1.13 (a) Một máy nghiền khuấy kiểu 1S (b) máy nghiền 18 SPEX 8000D 14 Hình 2.1 Quy trình chế tạo mẫu phương pháp MA 23 15 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc để xử lý mẫu 23 16 Hình 2.3 Nhiễu xạ kế tia X D5000 VKHVL 26 17 Hình 2.4 Các tín hiệu nhận từ mẫu 27 18 Hình 2.5 Tồn cảnh hệ kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường 28 Hitachi S-4800 19 Hình 2.6 Từ kế mẫu rung 29 20 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị VSM 29 21 Hình 2.8 Hệ đo PPMS 6000 30 22 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu FeCo nghiền 10 31 tốc độ nghiền khác 23 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu FeCo với tỉ lệ bi:bột 33 khác nghiền 10 giờ, tốc độ nghiền 450 vòng/phút 24 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X (a) bột FeCo (b) cấu 34 trúc hcp bột Co thời gian nghiền khác 25 Hình 3.4 Kích thước tinh thể trung bình phụ thuộc thời gian 35 nghiền 26 Hình 3.5 Ảnh FESEM mẫu bột FeCo với thời gian nghiền 36 khác nhau: a) 1giờ; b) 10 giờ; c) 24 d) 32 27 Hình 3.6 Các phổ EDX số mẫu bột FeCo tiêu biểu a)M6; 37 b) M10 mẫu c) M32 28 Hình 3.7 Đường cong từ trễ ba mẫu bột FeCo tiêu biểu sau 38 nghiền giờ, 10 32 29 Hình 3.8 Ms Hc mẫu phụ thuộc thời gian nghiền 39 30 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu M10 cho thấy có mặt pha 40 Fe3O4 31 Hình 3.10 (a) Giản đồ XRD (b) Ms mẫu M10 M32 phụ thuộc thời gian bảo quản khơng khí 41 32 Hình 3.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X bột Fe50Co50 sau nghiền 42 32 ủ nhiệt độ khác 33 Hình 3.12 Kích thước tinh thể trung bình mẫu 32 phụ 43 thuộc nhiệt độ ủ 34 Hình 3.13 Các ảnh hiển vi điện tử quét hai mẫu bột FeCo tiêu 44 biểu a) M32 b) M32-700 35 Hình 3.14 Các phổ EDX mẫu tiêu biểu M10-700 44 36 Hình 3.15 (a) Đường cong từ trễ (b) Ms, Hc mẫu nghiền 32 45 ủ nhiệt độ khác đo nhiệt độ phịng 37 Hình 3.16 Đường cong từ trễ mẫu M10-700 đo hệ VSM 46 PPMS (đo 300 K) Hình nhỏ phần tâm đường cong 38 Hình 3.17 Đường từ hóa ban đầu mẫu M10-700 đo 47 nhiệt độ 20 K, 200 K 300 K Đường liền nét đường làm khớp với số liệu M (H) theo phương trình 3.1 39 Hình 3.18 Đường khử từ mẫu bột M10-700 đo nhiệt độ 48 khác từ 20-300 K 40 Hình 3.19 Lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ đo mẫu M10-700 49 41 Hình 3.20 (a) Giản đồ XRD (b) Ms mẫu M32 sau 51 xử lý nhiệt phụ thuộc thời gian bảo quản khơng khí Danh mục bảng 3.3.1 Các đặc trưng cấu trúc Hình 3.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X bột Fe50Co50 sau nghiền 32 ủ nhiệt độ khác Hình 3.11 giản đồ XRD cho mẫu bột Fe50Co50 sau nghiền 32 ủ nhiệt độ khác Từ hình thấy vị trí vạch nhiễu xạ tương ứng với cấu trúc bcc mẫu bột Fe50Co50 không đổi Tuy nhiên, nhiệt độ ủ tăng độ rộng vạch bị thu hẹp cường độ tăng rõ rệt Kết thể phát triển kích thước tinh thể, giảm ứng suất nội kèm theo khơi phục cấu trúc tinh thể [13, 22, 33] Hình 3.12 thể kích thước tinh thể trung bình (D) phụ thuộc nhiệt độ ủ (T) Giá trị D tăng nhanh từ nm (M32) đến 52 nm (M32-800) (xem chi tiết bảng 3.3) Như vậy, tăng nhiệt độ ủ mẫu khảo sát cho thấy cải thiện đáng kể độ kết tinh kéo theo tăng kích thước hạt tinh thể trung bình Tuy nhiên giới hạn nhiệt độ khảo sát mẫu có kích thước giới hạn nano mét 42 Hình 3.12 Kích thước tinh thể trung bình mẫu nghiền 32 phụ thuộc nhiệt độ ủ 3.3.2 Hình thái kích thước hạt Hình 3.13 ảnh FESEM tiêu biểu mẫu M32 M32-700 ghi nhận với độ phóng đại cao Với mẫu ủ nhiệt độ cao quan sát thấy nhiều hạt có kích thước khoảng 50-60 nm (hình 3.13b) Giá trị đường kính hạt xác định từ ảnh FESEM tương đối phù hợp với kích thước tinh thể trung bình xác định từ giản đồ XRD công bố tác giả [23] cho loại vật liệu Hình 3.14 phổ EDX mẫu nhận sau nghiền 10 ủ 700oC Kết phân tích EDX cho thấy tỷ lệ khối lượng Fe/Co giảm từ 50,38/48,05 mẫu M10 xuống 49,70/49,61 mẫu M10 -700 Tỷ lệ khối lượng ôxy giảm mạnh từ 1,57 % với mẫu M10 xuống 0,69 % với mẫu M10-700 Kết giải thích q trình ủ mẫu mơi trường khí H2 làm cho lớp ơxít bao bên ngồi hạt bị khử phần tỉ lệ Fe/Co gần với giá trị cân trước nghiền 43 b a Hình 3.13 Các ảnh hiển vi điện tử quét hai mẫu bột FeCo tiêu biểu a) M32 b) M 32-700 Hình 3.14 Các phổ EDX mẫu tiêu biểu M10-700 3.3.3 Các tính chất từ Hình 3.15 đường cong từ trễ phụ thuộc Ms Hc vào nhiệt độ ủ mẫu nghiền 32 ủ nhiệt độ khác đo hệ VSM nhiệt độ phịng Từ hình 3.15b thấy Ms tất mẫu nghiền 32 sau ủ nhiệt tăng lên so với mẫu chưa ủ Giá trị Ms tăng tới giá trị cao 215 emu/g 44 7000C thay đổi tiếp tục tăng nhiệt độ ủ Chúng tơi cho lớp ơxít Co Fe bao bên hạt khử phần thành Fe Co kim loại mơi trường khí Ar + H2, từ độ bão hòa nhiệt độ phòng Co Fe cao pha ôxit tương ứng khiến cho từ độ tổng cộng mẫu sau khử tăng lên Giả thiết chứng minh công bố [13] từ kết khảo sát tỷ lệ ôxy phép đo EDX (hình 3.14) 250 M32-400 M32-500 M32-600 M32-700 M32-800 200 150 Ms 300 (b) 210 250 Hc Ms (emu/g) 200 50 200 190 -50 150 tr-íc trước ủñ 180 100 -100 -150 170 -200 160 Hc (Oe) M(emu/g) 100 220 (a) 50 -250 -10000 -5000 H (Oe) 5000 10000 300 400 500 600 700 800 TTđT((o(0C) C) C) Hình 3.15 (a) Đường cong từ trễ (b) Ms, Hc mẫu nghiền 32 ủ nhiệt độ khác đo nhiệt độ phịng Hình 3.15b cịn cho thấy giá trị Hc giảm mạnh từ 280 Oe (M32) tới 27 Oe (M32-700), sau gần khơng đổi tăng nhiệt độ ủ tới 8000C Sự giảm mạnh Hc sau ủ hệ tăng kích thước hạt, giảm ứng suất nội phục hồi cấu trúc mạng đề cập phần [13] Sự thay đổi Ms Hc mẫu sau ủ không phụ thuộc vào nhiệt độ ủ mà phụ thuộc vào thời gian nghiền trước ủ Để đánh giá định lượng ảnh hưởng lựa chọn mẫu M10 ủ 700oC (M10-700), mẫu M32-700 dùng để so sánh Hình 3.16 biểu diễn đường cong từ trễ mẫu M10-700 đo hệ VSM PPMS Hình 3.16a cho thấy chuyển từ trạng thái tuyến tính tương ứng với chuyển động vách men tới q trình quay từ độ xảy từ trường gần kOe với dạng 45 tròn đường cong từ hóa Từ trường 11 kOe khơng đủ để bão hịa hồn tồn mẫu (xem hình 3.16a) Hiện tượng từ độ khơng bão hịa trạng thái siêu thuận từ hệ hạt nhỏ Do giới hạn siêu thuận từ cho Fe50Co50 khoảng 34 nm [23], từ chúng tơi cho số hạt mẫu chúng tơi có kích thước nhỏ 34 nm Hình 3.16 Đường cong từ trễ mẫu M10-700 đo hệ (a) VSM (b) PPMS (đo 300 K) Hình nhỏ phần tâm đường cong Từ hình 3.16 thấy Ms mẫu đo hai hệ khoảng 220 emu/g, giá trị Hc nhiệt độ phịng xác định xác hệ PPMS nhỏ (xem bảng 3.3) Bên cạnh đó, phụ thuộc nhiệt độ từ độ lực kháng từ mẫu M10-700 khảo sát chi tiết cách dùng hệ đo PPMS Hình 3.17 đường cong từ hóa tiêu biểu mẫu M10-700 đo nhiệt độ 20, 100 300 K đường làm khớp tương ứng theo biểu thức [5]: b   a M ( H )  M s 1      d H  H H  (3.1) Trong đó, Ms từ độ bão hịa nhiệt độ đo, χd độ cảm từ, tham số a, b thơng số tự Từ hình 3.17 thấy Ms thay đổi theo nhiệt độ dạng đường giá trị Từ giá trị Ms thu từ kết thực nghiệm làm khớp 46 theo biểu thức (3.1) xây dựng đường phụ thuộc Ms theo nhiệt độ (không đây) suy giá trị Ms K 235 emu/g Giá trị tương đương với công bố [23] Từ số dị hướng hiệu dụng thu 1,187.107 erg.cm-3 (được tính theo cơng thức (1.4) chương 1) Trong Kv mẫu khối 0,08.106 erg.cm-3 [23] Tức số dị hướng hiệu dụng lớn nhiều so với số dị hướng từ tinh thể hay nói cách khác dị hướng bề mặt có đóng góp lớn vào dị hướng tổng cộng (hiệu dụng) 240 240 230 230 220 M (emu/g) M (emu/g) 220 210 200 20 K 210 100 K 200 190 190 180 170 180 104 104 104 H (Oe) 104 104 104 104 104 H (Oe) 104 104 240 230 M (emu/g) 220 210 300 K 200 190 180 104 104 104 H (Oe) 104 104 Hình 3.17 Đường cong từ hóa ban đầu mẫu M10-700 đo nhiệt độ 20 K, 100 K 300 K Đường liền nét đường làm khớp với số liệu M (H) theo phương trình 3.1 Giá trị Hc bột hợp kim FeCo tổng hợp phương pháp MA phụ thuộc vào nhiều yếu tố ứng suất, tạp chất hay pha ơxít, nhiệt độ, sai hỏng mạng, kích thước hạt, tương tác hạt [23] Hình 3.18 đường khử từ đo nhiệt độ khác cho bột FeCo ủ 47 700oC (M10-700) Đường cong thể phụ thuộc Hc vào nhiệt độ đo từ 20-300 K hình 3.19 Có thể thấy giá trị Hc giảm nhiệt độ đo tăng Điều giải thích nhiệt độ tăng tương tác hạt tăng Hc giảm [23] Tuy nhiên, nhận thấy đường cong Hc(T) không tuyến tính cơng bố tác giả [23] cộng Sự khác biệt có ảnh hưởng pha ơxít làm cho Hc khơng giảm tuyến tính theo nhiệt độ ủ Hình 3.18 Đường khử từ mẫu bột M10-700 đo nhiệt độ khác từ 20-300 K Bảng 3.3 tóm tắt giá trị Hc, Ms, D mẫu bột sau nghiền 10 32 với mẫu sau nghiền xử lý nhiệt Phân tích chi tiết giá trị Ms Hc hai mẫu M10 M32 trước sau xử lý nhiệt bảng 3.3 thấy mẫu M32-700 có giá trị Ms nhỏ Hc lớn nhiều so với mẫu M10-700 Giải thích điều trước ủ, mẫu M32 có giá trị Ms thấp Hc cao so với mẫu M10 Chính nên giá trị Ms Hc mẫu sau ủ có thay đổi phụ thuộc vào giá trị trước ủ mẫu Như vậy, thấy trạng thái bột trước ủ có ảnh hưởng lớn tới giá trị Ms Hc chúng sau ủ 48 Hc (Oe) 50 100 150 200 T ( K) 250 300 Hình 3.19 Lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ đo mẫu M10-700 Cũng từ bảng 3.3 nhận thấy giá trị Ms cao nhận cho hệ mẫu Fe50Co50 ủ thực nghiệm 220 emu/g mẫu M10-700 gần tương đương với công bố Zeng cộng [23] Trong đó, Hc thấp thu nhỏ bậc, so sánh với mẫu băng chế tạo phương pháp nguội nhanh [21] Cho tinh thể với kích thước cỡ 20 nm, đồ thị Herzer [17] tiên đoán giá trị Hc nằm khoảng 10-1-10-2 Oe Giá trị Hc nhỏ thu cho mẫu M10-700 (Hc cỡ 0,3 Oe) chứng gián tiếp khẳng định tồn nhiều tinh thể với kích thước 20 nm mẫu Như là, giá trị Hc mẫu bột ủ không phụ thuộc vào nhiệt độ ủ mà phụ thuộc vào thời gian nghiền tạo bột hợp kim có Hc cỡ 10-1 Oe, giá trị điển hình để coi vật liệu từ mềm Kết có khác biệt lớn với cơng bố [23], Hc có giá trị tương đối cao cỡ 12 Oe, không phụ thuộc nhiệt độ ủ hệ đóng góp dị hướng từ tinh thể vào Hc có vai trị thứ yếu so với dạng dị hướng khác Nguyên nhân khác biệt theo chúng tơi có khác cách chọn lựa điều kiện thực nghiệm (loại máy nghiền, tỷ lệ bi:bột, tốc độ, môi trường nghiền…) Từ thơng số nghiền cụ thể thu bột hợp kim có kích thước, ứng suất, mức độ bị ơxy hóa hồn tồn 49 khác ảnh hưởng xử lý nhiệt tới tính chất từ, đặc biệt Hc khác Bảng 3.3 Các tính chất từ bột hợp kim nano tinh thể chế tạo phương pháp hợp kim xử lý nhiệt Tên mẫu Nhiệt độ ủ (oC) nghiền (giờ) Thời gian M32 M32-400 M32-500 M32-600 M32-700 M32-800 M10 M10-700 Fe50Co50 [23] 32 32 32 32 32 32 10 10 400 500 600 700 800 700 600 Màng mỏng (Fe, Không xác Co)-Zr-B-Cu [21] định Hc (Oe) 280 108 49 42 27 28 85 0,3 58 12 0,9 Ms (emu/g) D (nm) 160 187 17 206 19 212 25 215 43 210 52 200 220 32 221 230 33 Khơng xác Vơ định định hình + nano tinh thể 3.3.4 Sự ổn định mẫu Hình 3.20 trình bày kết khảo sát độ ổn định mẫu M32 ủ nhiệt độ khác theo thời gian giữ khơng khí nhiệt độ phịng thơng qua phép đo XRD VSM Có thể thấy, vạch đặc trưng cho cấu trúc bcc mẫu bột FeCo khơng thay đổi (hình 3.20a) thời gian dài (60 ngày) Đồng thời Ms mẫu không đổi thời gian (hình 3.20b), có nghĩa mẫu có tính ổn định bề mặt tốt tiếp xúc với không khí Kết có mặt lớp ôxít mỏng bao quanh hạt với chứng cớ gián tiếp tồn ôxy mẫu sau ủ (kết phân tích EDX trình bày trên) Tuy nhiên mẫu bột sau ủ có độ ổn định cao so với bột sau nghiền nhiệt độ ủ làm tăng kích thước 50 hạt giảm diện tích bề mặt tiếp xúc với khơng khí Hình 3.20 (a) Giản đồ XRD (b) Ms mẫu M32 sau xử lý nhiệt phụ thuộc thời gian bảo quản khơng khí KẾT LUẬN 51 Chúng tơi tổng hợp thành công hạt nano Fe50Co50 phương pháp hợp kim mơi trường khơng khí Các tham số nghiền tối ưu, ảnh hưởng thời gian nghiền nhiệt độ ủ tới đặc trưng cấu trúc, kích thước tính chất từ mẫu khảo sát biện luận chi tiết để từ rút kết luận chung sau: Đã tìm tham số nghiền tối ưu để tổng hợp bột hợp kim FeCo tốc độ nghiền 450 vòng/phút, tỉ lệ khối lượng bi:bột = 15:1 Q trình hợp kim hóa hồn tồn xảy sau 10 nghiền với kích thước tinh thể trung bình cỡ nm Từ độ đạt giá trị cao 202 emu/g sau 10 nghiền giảm tiếp tục tăng thời gian nghiền Ms tăng 10 nghiền trình hợp kim hóa, giảm Ms kéo dài thời gian nghiền chủ yếu ơxy hóa Giá trị Hc tăng theo thời gian nghiền nhiều yếu tố khác sai hỏng mạng ứng suất nguyên nhân lớn Khi nhiệt độ ủ tăng từ độ bão hòa tăng lực kháng từ giảm Ms tăng hoàn hảo tinh thể, kích thước hạt tăng chủ yếu khử phần lớp ôxit bao quanh hạt Trong Hc giảm chủ yếu giảm ứng suất mạng Dị hướng từ bề mặt có đóng góp lớn vào giá trị dị hướng từ tổng cộng Từ độ mẫu sau nghiền ủ có độ ổn định tốt thời gian dài bảo quản khơng khí nhiệt độ phòng Nguyên nhân tạo nên độ ổn định lớp ơxit bao bên ngồi hạt khiến cho lõi hạt khơng bị ơxy hóa mạnh thêm Đã tìm điều kiện nghiền ủ tối ưu để thu mẫu có phẩm chất từ mềm tốt với Ms cao Hc thấp Bột FeCo tổng hợp phương pháp đơn giản có từ độ cao ổn định thời gian dài mở khả ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Tài liệu tham khảo 52 Tài liệu tiếng việt: Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung (2007), “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt Nanô Fe3O4 ứng dụng sinh học”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 23, tr 231-237 Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ cấu trúc nano điện tử spin, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 49-53 Thân Đức Hiền, Lưu Tấn Tài (2008), Từ học vật liệu từ, Nhà xuất Bách khoa - Hà Nội Đỗ Hùng Mạnh (2010), “Tổng hợp vật liệu nano phương pháp nghiền lượng cao”, Chuyên đề Tiến sĩ, Viện Khoa học vật liệu Đỗ Hùng Mạnh (2011), Nghiên cứu tính chất điện từ vật liệu perovkite ABO3 kích thước nano mét (A = La, Sr, Ca B = Mn) tổng hợp phương pháp nghiền phản ứng, Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu, Viện Khoa học vật liệu, Hà Nội Phạm Hồng Nam (2014), Chế tạo, nghiên cứu tính chất từ đốt nóng cảm ứng từ hệ hạt ferit spinel Mn1-x ZnxFe2O4 có kích thước nano mét, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Hà Nội Phạm Văn Tường (2007), Vật liệu vô cơ, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, tr 94-123 Tài liệu tiếng anh: A Zelenáková, D Oleksáková, J Degmová, J Kovác, P Kollár, M Kusý, P Sovák (2007), “Structural and magnetic properties of mechanically alloyed FeCo powders”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 316, 519 53 Chen J P., Sorensen C M., Klabunde K J., and Hadjipanayis G C (1994), "Magnetic properties of nanophase cobalt particles synthesized in inversed micelles", J Appl Phys., 76, pp 6316-6318 10 Chang Woo Kim, Young Hwan Kim, Hyun Gil Cha, Hae Woong Kwon, and Young Soo Kang (2006), “Synthesis and Characterization of Highly Magnetized Nanocrystalline Co30Fe70 Alloy by Chemical Reduction”, J Phys Chem B, 110, pp 24418-24423 11 Do Khanh Tung, Nguyen Minh Hong, Le Thi Hong Phong, Pham Thi Thanh, Ha Hai Yen, Dao Nguyen Hoai Nam, Nguyen Xuan Phuc and Do Hung Manh (2013), “Formation of nanocrystalline Fe50Co50 powders by mechanical alloying”, Proceedings of IWNA 2013, 14-16 November-Vung Tau, Viet Nam 12 Do Hung Manh, Do Khanh Tung, L T H Phong, P T Thanh, Nguyen Xuan Phuc (2014), “Facile Synthesis of High Magnetization Air-stable Fe65Co35 Nanoparticles by Mechanical Alloying”, JPS Conf Proc 1, 012010 13 Do Hung Manh, Do Khanh Tung, Dao Nguyen Hoai Nam, Le Van Hong, Pham Thanh Phong, and Nguyen Xuan Phuc (2014), “Magnetic Properties of Annealed Fe65Co35 Powders Prepared By Mechanical Alloying”, IEEE Transactions on Magnetic, Vol 50, No 14 E P Wohlfarth (1980), Ferromagnetic Materials, vol 2, pp 57-171 15 Gaffet E, Bernard F, Niepce J, Charlot F and Gras C (1999), “Some recent developments in mechanical activation and mechano synthesis”, J Mater Chem, 9, pp 305-314 16 Goldstein J I., Newbery D E (2003), Scanning Electron Microscpoy and X-Ray Microanalysis, Kluwer Academic/Plenum Publisher, New York 17 G Herzer (1995), Scr Metall Mater, 33, 1741 54 18 Garanin D A and Kachkachi H (2003), "Surface contribution to the anisotropy of magnetic nanoparticles ", Phys Rev Lett., 90, p 65504 19 H Moumeni, S Alleg, J.M Greneche (2005), “Structural properties of Fe50Co50 nanostructured powder prepared by mechanical alloying”, Journal of Alloys and Compounds, 386, pp 12–19 20 M Sorescu, A Grabias (2002), “Structure and Magnetic Properties of Fe50Co50 System”, Intermetallics, 10, 317 21 M Q Huang, Y N Hsu, M E McHenry, D E Laughlin (2001), IEEE Trans Magn, 37, 22239 22 N Poudyal, C Rong, Y Zhang, D Wang, M J Kramer, R J Hebertc, J P Liu (2012), “Self-nanoscaling in FeCo alloys prepared via severe plastic deformation”, J Alloys Compd, 521, 55 23 Q Zeng, I Baker, V M Creary, Z Yan (2007), “Soft ferromagnetism in nanostructured mechanical alloying FeCo-based powders”, J Magn Magn Mater, 318, 28 24 S J Lee, J H Cho, C Lee, J Cho, Y R Kim, and J K Park (2011), “Synthesis of highly magnetic graphite-encapsulated FeCo nanoparticles using a hydrothermal process”, Nanotechnology, 22, p 375603 25 S Azzaza, S Alleg, H Moumeni, A R Nemamcha, J L Rehspringer and J M Greneche (2006), “Magnetic properties of nanostructured ball-milled Fe and Fe50Co50 Alloy”, J Phys Condens Matter, 18, 7257 26 Suryanarayana C (1998), Technologies and applications in powder metal, ASM handbook of OH: ASM International 7, pp 80-90 27 Suryanaryana C (2001), Mechanical alloying and milling, Progress in Materials Science, 46, pp 13-17 55 28 V Tzitzios, G Basina, D Niarchos, W Li, G Hadjipanayis (2011), “Synthesis of air stable FeCo nanoparticles”, J Appl Phys, 109, 07A313 29 Vladimirovna Lyubina, Nanocrystalline Fe-Pt alloys: phase transformations, structure and magnetism, Dissertation, pp 6-7 30 Willard, M.A., Claassen, J.H., Stroud, R.M., Harris, V.G (2002), “Structure and magnetic properties of (Co,Fe)-based nanocrystalline soft magnetic materials”, J Appl Phys, 91, 8420 31 Xavier Batlle and Amílcar Labarta (2002), "Finite-size effects in fine particles: magnetic and transport properties", J Phys D: Appl Phys., 35, pp R15-R42 32 Y X Gong, L Zhen, J T Jiang, C Y Xu, W Z Shao (2009), “Preparation of CoFe alloy nanoparticles with tunable electromagnetic wave absorption performance”, J Magn Magn Mater, 321, 3702 33 Y D Kim, J Y Chung, J Kim, H Jeon (2000), “Formation of nanocrystalline Fe-Co powders produced by mechanical alloying”, Mat Sci Eng, A291, 17 34 Zachary J Huba, Mehdi Zamanpour, Yajie Chen, Bolin Hu, Kyler Carroll (2012), “Large-scale synthesis of high moment FeCo nanoparticles using modifiled polyol synthesis”, Journal of applied physics, 111, 07B528 Danh mục cơng trình cơng bố Đỗ Khánh Tùng, Đỗ Hùng Mạnh, Lê Thị Hồng Phong, Nguyễn Thị Hà My, Đào Nguyên Hoài Nam Nguyễn Xuân Phúc (2014), “Ảnh hưởng nhiệt độ ủ tới tính chất từ bột hợp kim Fe50Co50”, Tạp chí khoa học cơng nghệ, 52, tr 23-29 56 ... HÀ MY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM Fe50Co50 CĨ KÍCH THƢỚC NANO MÉT TỔNG HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP HỢP KIM CƠ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG... đề tài luận văn: “ Nghiên cứu tính chất từ hợp kim Fe50Co50 có kích thước nano mét tổng hợp phương pháp hợp kim ” Mục tiêu luận văn: - Chế tạo thành công hệ hạt nano Fe50Co50 phương pháp hợp kim... 14 1.4 Tổng hợp vật liệu có kích thƣớc nano mét phƣơng pháp hợp kim 1.4.1 Sơ lược phương pháp hợp kim 15 15 1.4.2 Nguyên lý phương pháp hợp kim 15 1.4.3 Thiết bị dùng phương pháp hợp kim 16 1.4.4