Với các mẫu băng đã xử lí nhiệt, nồng độ pha từ cứng MnBi tăng, từ độ của các mẫu tăng mạnh. Hình 3.4 là đƣờng cong từ trễ của các mẫu Mn100-xBix trong thời gian ủ là 2 giờ ở nhiệt độ 300ºC.
Đƣờng cong từ trễ cho thấy từ độ của các mẫu tăng mạnh (từ 3 emu/g lên cỡ 60 emu/g). Trong khi lực kháng từ cuả các mẫu thay đổi không đáng
26
kể (độ lớn cỡ 5 kOe). Nhƣ vậy các mẫu băng sau khi xử lí nhiệt phẩm chất từ tăng lên rõ rệt. Trên hình 3.4 cũng cho thấy với mẫu x = 50 sau khi xử lí nhiệt từ độ và lực kháng từ tăng và lớn nhất, điều này cũng phù hợp với lí thuyết và các thực nghiệm trƣớc đó (với tỉ phần 1:1 hợp phần Mn-Bi thể hiện tính từ cứng với phẩm chất từ là tốt nhất). -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 x = 48 x = 52 x = 50 M (e m u /g ) H(kOe)
Hình 3.4.Đường từ trễ của mẫu Mn100-xBix (x = 48, 50, 52) trong thời gian 2 giờ ở nhiệt độ 300ºC.
Cấu trúc của tính chất từ của vật liệu từ cứng chịu ảnh hƣởng mạnh bởi nhiệt độ và thời gian ủ xử lí nhiệt. Chúng tôi chọn khảo sát với mẫu x= 50, ủ ở 300oC trong các thời gian khác nhau và ủ trong 3 giờ với các nhiệt độ khác nhau 250oC, 300oC.
27 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 t a = 0.5 h t a = 1 h t a = 2 h t a = 3 h M ( em u /g ) H (kOe) Hình 3.5. Đường từ trễ của mẫu Mn50Bi50 ủ ở nhiệt độ
TA = 300oC với các thời gian khác nhau.
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 T A = 250oC T A = 300oC M (e m u /g ) H(kOe)
Hình 3.6. Đường cong từ trễ của mẫu Mn50Bi50 cùng thời gian ủ 3 giờ với nhiệt độ 250oC, 300oC
28
Hình 3.5 cho thấy thời gian ủ khác nhau lực kháng từ và từ độ của mẫu cũng thay đổi tuy nhiên việc chế tạo các MnBi với độ đồng đều cao là rất khó, vì vậy khảo sát về sự thay đổi về từ độ và lực kháng từ cần có các nghiên cứu kĩ hơn.
Hình 3.6 với việc thay đổi nhiệt độ ủ lực kháng từ và từ độ cũng thay đổi đáng kể khi tăng nhiệt độ ủ từ 250o
C lên 300oC ( từ độ tăng từ 3 emu/g đến khoảng 60 emu/g, lực kháng từ tăng từ 1 kOe đến 3 kOe). Tuy nhiên để khảo sát kĩ về sự phụ thuộc của phẩm chất từ theo thời gian ủ, giải nhiệt độ khảo sát cần đƣợc mở rộng nhiều hơn.
Để khảo sát kĩ hơn về tính chất từ cần phải mở rộng giải nhiệt độ và thời gian xử lí nhiệt để tìm đƣợc nhiệt độ và thời gian xử lí nhiệt độ thích hợp cho mẫu băng này.
Với hệ mẫu Mn-Bi sau khi đƣợc xử lí nhiệt thể hiện tính từ cứng với phẩm chất từ Hc cỡ 5kOe, Ms cỡ 60 emu/g). Công nghệ chế tạo và quá trình xử lí nhiệt có ảnh hƣởng rất mạnh đến cấu trúc và tính chất từ của hệ. Với các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi hi vọng sẽ lựa chọn đƣợc điều kiện công nghệ và quá trình xử lí nhiệt hợp lí để chọn đƣợc hệ mẫu với phẩm chất từ tốt nhất.
29
KẾT LUẬN
Đã chế tạo đƣợc vật liệu từ cứng Mn-Bi bằng phƣơng pháp phun băng nguội nhanh với tốc độ phun băng 5 m/s và xử lí nhiệt. Kết quả thu đƣợc của mẫu băng Mn100-x Bix (x= 48, 50, 52) có lực kháng từ là Hc ≈ 5 kOe và từ độ là Ms ≈ 60 emu/g.
Hợp kim Mn100-xBix (x = 48, 50 và 52 ) có từ độ bão hòa đạt giá trị lớn nhất với x = 50, trong khi lực kháng từ thay đổi không đáng kể trong các chế độ xử lí nhiệt đã khảo sát..
Với hệ mẫu băng từ cứng Mn-Bi, công nghệ chế tạo và quá trình xử lí nhiệt gây ảnh hƣởng rất mạnh tới cấu trúc và tính chất từ của hệ. Việc lựa chọn công nghệ và quá trình xử lí hợp lí hệ mẫu này có thể đạt phẩm chất từ tốt đáp ứng với ứng dụng thực tế.
30
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt
1. Lƣu Tuấn Tài (2008), Giáo trình vật liệu từ, Nxb Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
2. Nguyễn Hoàng Nghị (2012), Cơ sở từ học và các vật liệu từ tiên tiến, Nxb Khoa học và kĩ thuật.
3. TTXVN/Vietnam+, “Nhật chi 63 tỷ USD nhằm giảm sử dụng đất hiếm”, www.vietnamplus.vn, 08/02/2012.
Tiếng Anh
4. J. M. D. Coey (1996), “Rare-earth iron permanent magnets”, Clarendon Press Oxford.
5. J. Cui, J.P.Liu, N.V.Vuong et al (2014), “Thermal stability of MnBi magnetic materials”, Journal of applied Physics: condensed Matter 26 064212.
6. J. Hsu, “Scientists Race to Engineer a New Magnet for Electronics”,
www.LiveScience.com, 10 April 2010.
7. J.B.Yang, W.B.Yelon, W.J.James, Q.Cai, M.Kornecki, S.Roy, N.Ali,
Phl’Heritier (2002), “Crystal structure, magnetic properties and electronic
structure of the MnBi intermetallic compound”, J.Phys. Condens.Matter 14
6509–6519.
8. J.B.Yang, W.B.Yelon, W.J.James, Q.Cai, S.Roy (2002), “Structure and Magnetic Properties of the MnBi Low Temperature Phase”, Journal of Applied Physics, volume 91, number 10.
9. Y.B.Yang, X.G.Chen, S.Guo, A.R. Yan, Q.Z.Huang, M.M. Wu, D.F. Chen, Y.C. Yang, J.B. Yang, (2013), “Temperature dependences of structure and coercivity for melt-spun MnBi compound”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 330 106-110.
31
10. D.T. Zhang, W.T. Geng, M. Yue, W.Q.Liu, J.X.Zhang, J.A.
Sundararajan, Y. Qiang, (2012) “Crystal structure and magnetic properties of MnxBi100-x (x = 48, 50, 55 and 60) compounds”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 324 1887-1890.
11. D. T. Zhang, S. Cao, M. Yue, W. Q. Liu, J. X. Zhang, and Y. Qiang (2011), “Structural and magnetic properties of bulk MnBi permanent magnets”,Journal of appied physics 109, 07A722.