Luận văn tốt nghiệp ảnh hưởng của pha tạp si và ủ nhiệt lên cấu trúc và tính chất từ của hợp kim từ cứng nền

TRUỜNG ÐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ VŨ ĐÀO XUÂN ẢNH HƢỞNG CỦA PHA TẠP Si VÀ Ủ NHIỆT LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM TỪ CỨNG NỀN Co-Zr-B KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ÐẠI HỌC HÀ NỘI, 2017 TRUỜNG ÐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ VŨ ĐÀO XUÂN ẢNH HƢỞNG CỦA PHA TẠP Si VÀ Ủ NHIỆT LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM TỪ CỨNG NỀN Co-Zr-B Chuyên ngành: Vật lý chất rắn KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ÐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học: ThS Nguyễn Văn Dương HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS Nguyễn Văn Dương giúp đỡ, bảo tận tình suốt q trình thực khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Huy Dân NCS Ngyễn Mẫu Lâm tạo điều kiện thuận lợi trang thiết bị giúp đỡ q trình làm thực nghiệm hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy, cô giáo khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm Hà Nội trang bị cho kiến thức cần thiết để thực khóa luận Tuy nhiên, bước đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên đề tài tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong góp ý q thầy, giáo bạn sinh viên để khóa luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 04 năm 2017 Sinh viên Vũ Đào Xuân LỜI CAM ĐOAN Khóa luận tốt nghiệp: “Ảnh hưởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-Zr-B” kết nghiên cứu riêng hướng dẫn thầy giáo ThS Nguyễn Văn Dương Khóa luận khơng trùng với kết tác giả khác Tôi xin cam đoan điều thật, sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng 04 năm 2017 Sinh viên Vũ Đào Xuân MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỞ ÐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN CoZr-B 1.1 Cấu trúc tính chất từ số hệ hợp kim Co-Zr-B chƣa pha tạp 1.1.1 Hệ hợp kim Co72Zr8B20 1.1.2 Hệ hợp kim Co80Zr20-xBx (x = - 4) 1.2 Cấu trúc tính chất từ số hệ hợp kim Co-Zr-B có pha tạp 1.2.1 Hệ hợp kim Co80Zr18-xMxB2 (x = - 2) M = C, Cu, Ga, Al Si 1.2.2 Hệ hợp kim Co86,5Hf11,5-xZrxB2 (x = 0, 1, 2, 5) 12 1.2.3 Hệ hợp kim Co80Zr18-xTixB2 (x = - 4) 14 1.2.4 Hệ hợp kim Co80-xZr18CrxB2 (x = 0, 2, 4) 17 CHƢƠNG KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 22 2.1 Chế tạo mẫu hợp im Co-Zr-Si-B 22 2.1.1 Chế tạo hợp kim khối Co-Zr-Si-B lò hồ quang 22 2.1.2 Chế tạo băng hợp kim phương pháp phun băng nguội nhanh 23 2.2 Các phép đo nghiên cứu cấu trúc tính chất từ 24 2.2.1 Nhiễu xạ tia X 24 2.2.2 Xử lý nhiệt 25 2.2.3 Phép đo từ trễ 25 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Ảnh hƣởng pha tạp Si lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trƣớc ủ nhiệt 27 3.2 Ảnh hƣởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) 28 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu từ cứng (VLTC) tìm thấy từ lâu Trước cơng ngun, người Trung Quốc biết dùng viên đá nam châm thiết bị la bàn Nhưng phải đến kỷ XX, thép bon thép hợp kim Volfram tìm thay nam châm tự nhiên trở thành vật liệu từ cứng Ngày nay, nam châm vĩnh cửu, sản phẩm ứng dụng VLTC, sử dụng rộng rãi lĩnh vực sống: (i) thiết bị dân dụng hàng ngày động điện, máy phát điện cỡ nhỏ, khoá cửa, cửa tủ v.v thiết bị đại nhà máy động điện, máy phát điện cỡ lớn…; (ii) lĩnh vực kỹ thuật cao tự động hố, cơng nghệ thông tin, máy cộng hưởng từ; (iii) đặc biệt thiết bị điện tử đại máy tính, máy ghi âm, ghi hình v.v Vật liệu từ cứng nhân tạo có (BH)max ~ MGOe chế tạo năm 1920 Từ hướng nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao biện pháp công nghệ thay đổi hợp phần để tìm kiếm vật liệu có (BH) max cao phát triển Năm 1988 Coehoorn cộng [21] phịng thí nghiệm Philip Research (Hà Lan) phát minh loại vật liệu Nd-Fe-B có từ dư Br = 1,0 T, Hc = 280 kA/m, (BH)max ~ 12,4 MGOe Kể từ vật liệu Nd-Fe-B dạng tổ hợp đặc biệt ý nghiên cứu với phịng thí nghiệm giới Nhiều cơng trình nghiên cứu vi cấu trúc, thành phần hợp phần, công nghệ chế tạo, v.v đối tượng vật liệu cơng bố có bước tiến vượt bậc thương mại mở rộng phạm vi ứng dụng [4, 7, 20, 25] Mặc dù, hợp kim chứa đất hiểm (RE) nghiên cứu rộng rãi cho việc phát triển nam châm vĩnh cửu tính chất từ nội tốt chúng [2, 3], [7, 9, 11], [13 - 16], [17, 26] Nhưng nay, tính chất từ nam châm Nd-Fe-B cải thiện đến mức gần giới hạn lý thuyết chúng Bên cạnh đó, nhu cầu nam châm đất thực tế tăng cách nhanh chóng dẫn đến thiếu hụt tăng giá nguyên tố đất [9] Do đó, vấn đề quan trọng, cần thiết đặt phải khám phá loại vật liệu từ cứng mà không chứa đất (RE-free) đồng thời cải thiện điều kiện cơng nghệ từ ứng dụng công nghiệp Trong năm gần đây, số nhà khoa học nghiên cứu hệ vật liệu không chứa đất Co-Zr, Co-Zr-B Bằng việc thay nguyên tố khác như: Si, Cr, Ti, Al, C, Cu, Mo, Hf,… cải thiện điều kiện công nghệ: nhiệt độ ủ, thời gian ủ, thời gian nghiền, vận tốc phun,… thu kết đáng kể tính chất từ cứng chúng Chính vậy, chúng tơi lựa chọn đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-Zr-B’’ Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-ZrB Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Vật liệu từ cứng Co-Zr-B pha tạp Si - Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo hợp kim Co-Zr-Si-B lò hồ quang - Phun băng hợp kim Co-Zr-Si-B hệ phun băng nguội nhanh - Đo tính chất vật lý hệ mẫu chế tạo - Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ hợp kim chế tạo Phƣơng pháp nghiên cứu - Các mẫu nghiên cứu chế tạo phương pháp nguội nhanh - Cấu trúc vật liệu phân tích phương pháp nhiễu xạ tia X - Tính chất từ nghiên cứu phép đo từ độ Đóng góp luận văn Hồn thành việc nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-Zr-B sở cho việc chế tạo vật liệu từ cứng có lực kháng từ cao mà không chứa đất Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luân, luận văn trình bày chương: Chương Tổng quan vật liệu từ cứng Co- Zr-B Chương Kỹ thuật thực nghiệm Chương Kết thảo luận NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Co-Zr-B 1.1 Cấu trúc tính chất từ số hệ hợp kim Co-Zr-B chƣa pha tạp 1.1.1 Hệ hợp kim Co72Zr8B20 Ảnh hưởng ủ nhiệt lên tính chất từ hợp kim Co72Zr8B20 Zhang cộng nghiên cứu [18] Phổ nhiễu xạ tia X mẫu băng hợp kim Co72Zr8B20 chưa ủ ủ nhiệt độ khác thời gian 10 phút thể hình 1.1 Hình 1.1a cho thấy đỉnh nhiễu xạ rộng, điều mẫu băng hợp kim Co72Zr8B20 chưa ủ trạng thái vơ định hình Sau băng hợp kim Co72Zr8B20 ủ 495oC, mẫu băng khơng có pha kết tinh (hình 1.1b) Khi nhiệt độ ủ (Ta) đạt 540oC, đỉnh nhiễu xạ cao, rõ ràng đại diện cho số pha tinh thể xuất (hình 1.1c) Sau mẫu ủ 630oC, pha tinh thể Co, Zr B12Zr hình thành (hình 1.1d) Hình 1.2 đường cong từ trễ mẫu băng Co72Zr8B20 chưa ủ ủ 495oC, 540oC 630oC 10 phút Như thấy từ hình 1.2, mẫu băng chưa ủ thể tính từ mềm Sau mẫu ủ 495oC 540oC đường cong từ trễ thay đổi chút ít, mômen từ bắt đầu đổi chiều Sau mẫu băng Co72Zr8B20 ủ 630oC 10 phút, hình dạng đường Hình 1.1 Phổ XRD mẫu băng Co72Zr8B20 chưa ủ (a), ủ 495oC (b), 540oC (c), 630oC (d) 10 phút [18] cong từ trễ thay đổi mạnh Lực kháng từ mẫu băng tăng lên nhiều kết tinh mẫu Hình 1.28 cho thấy ảnh hiển vi điện tử quét SEM mẫu với x = Mẫu băng bao gồm hạt với kích thước trung bình khoảng 300 - 350 nm Khi nhiệt độ tăng hạt trở nên lớn kích thước trung bình chúng từ đến 1,5 m Hình 1.28 Ảnh SEM mẫu băng Co77Zr18Cr3B2 chưa ủ ủ 550 700oC [27] Hình 1.29 đường cong từ trễ mẫu băng với x = (a) chưa ủ so sánh với mẫu ủ 550oC (b) 700oC (c) Đường cong từ trễ mẫu băng trơn biểu thị đặc tính trạng thái pha từ cứng Với mẫu ủ 550oC cho giá trị lực kháng từ cao Hình 1.29 Đường cong từ trễ mẫu băng Co77Zr18Cr3B2 chưa ủ (a) ủ 550oC (b) 700oC (c) [27] 20 Hình 1.30 cho thấy phổ nhiễu xạ tia X mẫu băng Co80xZr18CrxB2 (x = 0, 2, 4) với (a) x = ủ 600oC, (b) x = ủ 600oCvà (c) x = ủ 650oC Với x = 0, mẫu chủ yếu bao gồm pha từ cứng Co11Zr2 số pha từ mềm fcc-Co Co23Zr6 Trong trường hợp mẫu băng chứa Cr, hai mẫu bao gồm pha từ cứng Co11Zr2, hồn tồn giống Hình 1.30 Phổ XRD mẫu băng (a) x = ủ 550oC, (b) x = ủ 600oC (c) x = ủ 700oC[27] với thành phần pha mẫu băng với x = ủ 550oC Lực kháng từ mẫu với x = bắt nguồn từ kích thước hạt phù hợp Co11Zr2 Do đó, hai mẫu chứa Cr, việc xử lí nhiệt phù hợp dẫn đến kích thước hạt tăng kích thước giới hạn dẫn đến lực kháng từ cao 21 CHƢƠNG KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Chế tạo mẫu hợp im Co-Zr-Si-B 2.1.1 Chế tạo hợp kim khối Co-Zr-Si-B lò hồ quang Hợp kim chế tạo từ nguyên tố Co, Zr, Si, B với độ cao Các nguyên tố sau cân hợp phần theo nồng độ phần trăm nguyên tử nấu lò hồ quang mơi trường khí Ar Mỗi mẫu nấu khoảng 5-6 lần để đảm bảo nguyên tố nóng chảy hồn tồn hịa trộn với thành hợp kim đồng Sơ đồ khối lò hồ quang minh họa hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ nấu mẫu hồ quang Khối lượng mẫu 20 g, tùy theo mục đích nghiên cứu Để chắn hợp phần không bị bay nhiều trình nấu, hợp kim sau nấu cân lại Tồn q trình chế tạo tiền hợp kim thực khí trơ Ar để tránh oxy hoá Mẫu sau nấu hồ quang để nguội theo lò lấy Lúc này, hợp kim dùng để tạo mẫu băng phương pháp phun băng Hình 2.2 hình ảnh tồn hệ nấu mẫu hồ quang mà sử dụng Thiết bị đặt Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 22 Hình 2.2 a) Ảnh hệ nấu hợp kim hồ quang: (1) Bơm hút chân không, (2) Buồng nấu mẫu, (3) Tủ điều khiển, (4) Bình khí Ar, (5) Nguồn điện, b) Ảnh bên buồng nấu: (6) Điện cực, (7) Nồi nấu, (8) Cần lật mẫu 2.1.2 Chế tạo băng hợp kim phương pháp nguội nhanh Sơ đồ khối công nghệ nguội nhanh mơ tả hình 2.3 Trong luận văn này, băng nguội nhanh tạo thiết bị ZKG-1 (hình 2.4) đặt Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Vận tốc dài trống quay 40 m/s Khối lượng hợp kim lần phun 20 g Mức chân không trạng thái làm việc cỡ 6,6.10-2 Pa Trước phun băng, buồng tạo băng phải vệ sinh Tiền hợp kim đánh xỉ trước cho vào ống thạch anh Đặt tiền hợp kim vào ống thạch anh có đường kính đầu vịi khoảng 0,5 mm đặt gần sát bề mặt trống đồng Hợp kim làm nóng chảy dịng cảm ứng cao tần Hợp kim sau nóng chảy nén áp lực dịng khí trơ Ar chảy qua khe vòi, phun lên mặt trống đồng quay Với tốc độ quay trống 40 m/s, chúng tơi thu băng nguội nhanh có độ dày khoảng 20 m, chiều rộng cỡ 2-3 mm 23 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ phun băng nguội nhanh đơn trục a) b) Hình (a) 2.4 a) Thiết bị phun băng nguội (b) nhanh: Bơm hút chân không, Buồng mẫu, Nguồn phát cao tần b) Bên buồng tạo băng: Trống quay, Vòng cao tần, Ống thạch anh 2.2 Các phép đo nghiên cứu cấu trúc tính chất từ 2.2.1 Nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X (XRD – X-ray Diffraction) phương pháp hiệu sử dụng rộng rãi nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật liệu Nguyên lý phương pháp dựa việc phân tích ảnh nhiễu xạ thu tia X sau tương tác với mẫu Nhiễu xạ mẫu 24 thể đặc trưng tinh thể mẫu Qua giản đồ nhiễu xạ tia X ta xác định đặc tính cấu trúc mạng tinh thể kiểu mạng, thành phần pha tinh thể, độ kết tinh, số cấu trúc Các phép đo phân tích nhiễu xạ tia X thực thiết bị Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Hình 2.5 Thiết bị Siemen D-5000 2.2.2 Xử lý nhiệt Quá trình ủ nhiệt thực lị ủ nhiệt dạng ống Thermolyne (hình 2.6) điều khiển nhiệt độ tự động, tốc độ gia nhiệt tối đa đạt 50oC/phút Trong thí nghiệm, chúng tơi sử dụng phương pháp ủ ngắt Mẫu đưa vào vùng nhiệt độ khảo sát theo yêu cầu ủ thời gian mong muốn, sau lấy Hình 2.6 Ảnh thiết bị ủ nhiệt [6] làm nguội nhanh để tránh tạo pha khác nhiệt độ trung gian 2.2.3 Phép đo từ trễ Các phép đo từ trễ thực hệ đo từ trường xung với từ trường cực đại lên đến 90 kOe 25 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ trường xung [15] Hình 2.8 Hệ đo từ trường xung [6] Hệ thiết kế theo nguyên tắc nạp - phóng điện qua tụ điện cuộn dây (hình 2.7) Dịng chiều qua K1, nạp điện cho tụ, tụ tích lượng cỡ vài chục kJ Khố K2 đóng, dịng điện hình sin tắt dần Dịng điện thời gian tồn ngắn phóng điện qua cuộn dây nam châm L tạo lòng ống dây từ trường xung cao Mẫu đo đặt tâm cuộn nam châm với hệ cuộn dây cảm biến pick - up Tín hiệu lối tỷ lệ với vi phân từ độ vi phân từ trường thu thập, xử lí lưu trữ cho mục đích cụ thể Từ trường lịng ống dây sử dụng để nạp từ cho mẫu vật liệu dùng nửa chu kì hình sin dịng điện phóng Từ trường lớn hệ đạt tới 100 kOe Hệ điều khiển đo đạc kĩ thuật điện tử ghép nối với máy tính Để tránh hiệu ứng trường khử từ, mẫu đặt cho từ trường song song dọc theo chiều dài mẫu, mẫu khối cắt theo dạng hình trụ Các mẫu đo gắn chặt vào bình mẫu để tránh dao động mẫu trình đo 26 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hƣởng pha tạp Si lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trƣớc ủ nhiệt Hình 3.1 cho thấy phổ nhiễu xạ tia X mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trước ủ nhiệt Chúng ta thấy tất mẫu băng xuất pha tinh thể Các pha tinh thể hai pha từ mềm fcc-Co Co23Zr6 pha từ cứng Co5Zr Tuy nhiên số đỉnh nhiễu xạ có cường độ nhiễu xạ nhỏ, điều cho thấy băng chưa kết tinh hoàn toàn 100 x=2 50 x=3 x=4 20 30    40  50 deg Co o Co Zr 23 + Co Zr   60 x=0 150 Intensity (a.u)   200 70 Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trước ủ Hình 3.2 đường cong từ trễ mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trước ủ nhiệt Hình chèn bên hình phụ thuộc lực kháng từ vào nồng độ Si băng hợp kim Có thể thấy lực kháng từ tăng từ 3,26 đến 3,95 kOe nồng độ Si tăng từ đến 2% Tuy nhiên, nồng độ Si tăng (tăng lên 4%) lực kháng từ băng hợp kim lại giảm mạnh xuống cịn 2,1 kOe Điều giải thích 27 đỉnh nhiễu xạ pha từ cứng Co5Zr tăng băng với nồng độ Si tăng từ đến 2% sau giảm với tăng nồng độ Si lên 4% -2 H (kOe) 4M (kG) x=0 x=2 x=3 x=4 c -4 3.5 -6 -8 -10 2.5 -5 0 x (at%) 10 H (kOe) Hình 3.2 Đường cong từ trễ mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trước ủ nhiệt 3.2 Ảnh hƣởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSi xB3 (x = 0, 2, 4) Để cải thiện tính chất từ băng hợp kim nghiên cứu ảnh hưởng trình ủ nhiệt, tiến hành ủ băng hợp kim nhiệt độ khác từ 600 đến 750oC thời gian 10 phút Hình 3.3 cho thấy đường cong từ trễ mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ khác 600, 650, 700 750oC Các kết cho thấy lực kháng từ phụ thuộc mạnh vào nồng độ Si nhiệt độ ủ Với nhiệt độ ủ, lực kháng từ tăng sau giảm với tăng nồng độ Si lên 4% 28 8 6 4M (kG) 4M (kG) x=0 x=2 x=3 x=4 -2 -4 (a) o T = 600 C -6 -8 -10 a -5 H (kOe) -2 -4 (b) -6 T = 650 C -5 H (kOe) 10 x=0 x=2 x=3 x=2 x=3 x=4 4M (kG) 4M (kG) o a x=4 -2 -4 (c) o T = 700 C -6 -10 x=3 x=4 x=0 -8 x=2 -8 -10 10 x=0 a -5 -2 -4 (d) -6 T = 750 C -8 -10 10 H (kOe) o a -5 H (kOe) 10 Hình 3.3 Đường cong từ trễ mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ khác (a) 600, (b) 650, (c) 700, (d) 750 oC 10 phút Hình 3.4 phụ thuộc lực kháng từ vào nhiệt độ ủ với nồng độ Si khác từ đến 4% Lực kháng từ cao 4,5 kOe thu cho mẫu băng với pha tạp 3% Si ủ 650oC thời gian 10 phút Sự tăng cường lực kháng từ giải thích tăng cường tương tác cặp kích thước hạt tối ưu [12] Tuy nhiên, nhiệt độ ủ cao kích thước hạt tăng lên đáng kể khác xa với kích thước hạt tối ưu nên tính chất từ lại giảm 29 4.5 x=0 x=2 x=3 x=4 c H (kOe) 3.5 2.5 1.5 600 650 o 700 T ( C) 750 a Hình 3.4 Sự phụ thuôc lực kháng từ Hc vào nhiệt độ ủ băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ khác 10 phút Hình 3.5 phổ nhiễu xạ tia X băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ 650oC 10 phút Có thể thấy phổ nhiễu xạ tia X băng với nồng độ Si 0, 4% tương tự với phổ nhiễu xạ tia X chúng lúc trước ủ Trong cường độ đỉnh nhiễu xạ mẫu băng với nồng độ Si 3% lại tăng mạnh Kết phủ hợp tốt với tính chất từ thu 35 40 Co 45 50 55 deg  60      30 x=0 x=2 50   x=3 100 intensity (a.u) 150  Co Zr 23 C r    200 x = 250 65 70 Hình 3.5 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ 650oC 10 phút 30 Bảng 3.1 Tính chất từ băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ 650oC 10 phút x Ms (emu/g) 74 77 73 74 Br (kG) 4.10 4.36 4.26 4.33 Hc (kOe) 3.03 3.34 4.5 3.07 (BH) max (MGOe) 2.99 3.28 3.53 3.44 Tính chất từ băng Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) ủ nhiệt độ 650oC 10 phút thể bảng 3.1 Cụ thể, thay nhỏ Si cho Zr cải thiện đáng kể tính chất từ băng hợp kim Đặc biệt, lực kháng từ Hc tích lượng cực đại (BH)max tăng tương ứng 48,5% 54% Kết thu so sánh với kết Chang cộng [12], Hc = 4.5 kOe (tăng 40%), and (BH) max = 5.3 MGOe (tăng 30%) thu với băng hợp kim Co80Zr17Si1B2 31 KẾT LUẬN Trong trình học tập làm khóa luận tốt nghiệp này, thu số kết sau: - Biết cách tiến hành nghiên cứu khoa học - Đã tìm hiểu số quy trình cơng nghệ chế tạo vật liệu từ cứng: nấu hồ quang, phun băng nguội nhanh, ủ nhiệt,… - Đã chế tạo khảo sát ảnh hưởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77Zr20-xSi xB3 (x = 0, 2, 4) Cấu trúc băng hợp kim Co77Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) gồm pha từ mềm fcc-Co Co23Zr6 pha từ cứng Co5Zr Lực kháng từ tích lượng (BH)max lớn tương ứng 4,5 kOe 3,53 MGOe thu với băng hợp kim pha 3% Si thay cho Zr 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.M Gabai, N.N Schegolewa, V.S Gaviko, G.V Ivanova, Phys Met Metall 95, 122–128 (2003) [2] C.C Hsieh, C.W Shih, Z Liu, W.C Chang, H.W Chang, A.C Sun, J Appl Phys 111, 07E306 (2012) [3] C.H George, J.M.M.M 200, 373 (1999) [4] D.C Jiles, J Acta Materialia 51, 5907-5939 (2003) [5] D.J Branagan, M.J Kramer, R.W McCallum, J Alloys Compd 244, 27 (1996) [6] Đoàn Minh Thủy, Nghiên cứu công nghệ chế tạo nam châm kết dính nguội nhanh Nd-Fe-B, Luận án tiến sĩ khoa học Vật liệu, Hà Nội, 2006 [7] E.F Kneller, R Hawig, IEEE Transactions on Magnetics 27, 3588 (1991) [8] G.V Ivanova, N.N Shchegoleva, A.M Gabay, J Alloys Comp 432, 135–141 (2007) [9] H Kronmuller, S Parkin, John Wiley & Sons Ltd, 1943 (2007) [10] H.H Stadelmaier, T.S Jang, E.Th Henig, Mater Lett 12, 295–300 (1991) [11] H.W Chang, C.C Hsieh, J.Y Gan, Y.T Cheng, M.F Shih, W.C Chang, Journal of Physics D: Applied Physics 44, 064002 (2011) [12] H.W Chang, C.F Tsai, C.C Hsieh, C.W Shih, W.C Chang, C.C Shaw, J.M.M.M 346, 74-77 (2013) [13] H.W Chang, C.H Chiu, W.C Chang, Appl Phys Lett 82, 4513 (2003) [14] H.W Chang, Y.H Lin, C.W Shih, W.C Chang, C.C Shaw, J Appl Phys 115, 17A724 (2014) 33 [15] Hellstern E., Fecht H J, Garland C., Johnson WL In: McCandlish L E,Polk D E., Siegel R.W, Kear B.H, editors Multicompoment ultrafine microstructures, vol 132 Pittsburgh, PA: Mater Res Soc,1989 P 137-142 [16] J Bauer, M Seeger, A Zern, H Kronmüller, J Appl Phys 80, 1667 (1996) [17] J.F Herbst, Reviews of Modern Physics 63, 819 (1991) [18] K Zhang, D.W Zhou, B Han, Z Lv, X.C Xun, X.B Du, Y.Q Liu, B Yao, T Zhang, B.H Li, D Wang, J Alloys Compd 464, 28-32 (2008) [19] K.H.J Buschow, J.H Wernick, G.Y Chin, J Less Common Met 59, 61 (1978) [20] M.E McHenry, D.E Laughlin, Acta Materialia 48, 223-238 (2000) [21] R Coehoorn, D B Mooij, J.P.W.B Duchateau and K H J Buchow, Journal de physique 49, 669-670 (1988) [22] S.F Cheng, W.E Wallace, B.G Demczyk, Pittsburgh, PA, October 1990, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, PA, 477–487 (1991) [23] T Saito and M Itakura, J Alloys Compd 572, 124-128 (2013) [24] T Saito, Appl Phys Lett 82, 2305–2307 (2003) [25] W Zhang, S Zhang, A Yan, H Zhang, B Shen, J.M.M.M 225, 389393 (2001) [26] W.C Chang, D.Y Chiou, S.H Wu, B.M Ma, C.O Bounds, Appl Phys Lett 72, 121 (1998) [27] Z Hou, H Li, W Wang, J Alloys Compd 593, 1-6 (2014) [28] Z Hou, S Xu, J Zhang, C Wu, D Liu, F Su, W Wang, J Alloys Compd 555, 28-32 (2013) 34 ... NỘI KHOA VẬT LÝ VŨ ĐÀO XUÂN ẢNH HƢỞNG CỦA PHA TẠP Si VÀ Ủ NHIỆT LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỢP KIM TỪ CỨNG NỀN Co-Zr-B Chuyên ngành: Vật lý chất rắn KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ÐẠI HỌC Người hướng... chọn đề tài nghiên cứu ? ?Ảnh hưởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-Zr-B’’ Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ hợp kim từ cứng Co-ZrB Đối tƣợng... lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSixB3 (x = 0, 2, 4) trƣớc ủ nhiệt 27 3.2 Ảnh hƣởng pha tạp Si ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ băng hợp kim Co77 Zr20-xSixB3 (x