- Máy nghiền hành tinh một cối Fritsch P6.
3. Quy trình tổng hợp mẫu
3.2.3. Các tính chất từ
Để đánh giá ảnh hưởng của thời gian nghiền lên tính chất từ của hợp kim FeCo chúng tôi tiến hành đo đường cong từ trễ của các mẫu sau khi nghiền trên hệ từ kế mẫu rung (VSM) với từ trường cao nhất 11 kOe tại nhiệt độ phòng.
(a) (b)
48
Hình 3.7. Đường cong từ trễ của ba mẫu bột FeCotiêu biểu thu được sau khi nghiền 1 giờ, 10 giờ và 32 giờ.
Hình 3.7 là các đường cong từ trễ tiêu biểu của các mẫu bột FeCo sau khi nghiền 1 giờ, 10 giờ và 32 giờ. Các đường từ trễ này đặc trưng cho vật liệu từ mềm điển hình với từ độ bão hòa (Ms) lớn và lực kháng từ (Hc) nhỏ.
Sự thay đổi của Ms và Hc theo thời gian nghiền được trình bày trên hình 3.8. Giá trị Ms tăng nhanh trong 10 giờ nghiền đầu tiên, sau đó giảm dần khi tăng thời gian nghiền. Sự tăng của Ms do phản ứng hợp kim hóa giữa Fe và Co để tạo thành dung dịch rắn mất trật tự với cấu trúc bcc của FeCo. Trong lúc đó, Ms giảm khi thời gian nghiền tăng lên là do quá trình ôxy hóa diễn ra do quá trình nghiền được thực hiện ngoài không khí như đã được phân tích kết quả đo EDX nêu trên. Như vậy, có thể nói rằng trong 10 giờ nghiền đầu tiên quá trình hợp kim hóa đóng vai trò chính, ảnh hưởng của sự ôxy hóa là không lớn, nhưng với thời gian nghiền dài hơn vai trò của sự ôxy hóa sẽ tăng lên đáng kể. Các tác giả [8, 19, 22] công bố Ms không thay đổi nhiều khi kéo dài thời gian nghiền do quá trình nghiền thực hiện trong môi trường khí bảo vệ argon (ít bị ôxy hóa).
giờ giờ giờ
49
Hình 3.8. Ms và Hc của hệ mẫu phụ thuộc thời gian nghiền
Quan sát hình 3.8 cũng nhận thấy các giá trị Hc tăng mạnh trong thời gian nghiền ban đầu (< 2 giờ), sau đó tăng chậm dần (từ 2 đến 10 giờ) và tăng nhanh hơn khi tiếp tục tăng thời gian nghiền. Giá trị Hc tăng trong 2 giờ đầu được giải thích bởi sự chuyển pha của Co từ fcc sang pha hcp khi các nguyên tử này khuếch tán vào mạng Fe để tạo thành pha bcc của hợp kim FeCo [25]. Tác giả [23] cho rằng giá trị
Hc tiếp tục tăng khi kéo dài thời gian nghiền có thể do một số nguyên nhân khác nhau như: ứng suất nội tăng, sự ôxy hóa, tương tác từ giữa các hạt…
Để chứng minh giả thiết về sự ôxy hóa hay sự có mặt của pha khác (như các pha ôxit của Fe và Co trong sản phẩm) chúng tôi đã tiến hành khảo sát chi tiết hơn cho mẫu tiêu biểu (M10). Hình 3.9 là giản đồ tia X của mẫu M10 được đo trong dải 2θ = 200 ÷ 900 với tốc độ quét là 0,0150/20 giây, thời gian đo tổng cộng lên tới 25 giờ. Từ hình này có thể nhận thấy ngoài pha chính FeCo còn có pha Fe3O4 với tỉ lệ nhỏ. Pha Fe3O4 có từ độ bão hòa tại nhiệt độ phòng trong khoảng 35 đến 74 emu/g [1] tùy thuộc kích thước hạt, do đó sự có mặt của pha này cũng làm giảm từ độ bão hòa tổng cộng của mẫu.
50
Hình 3.9. Giản đồ XRD của mẫu M10 cho thấy sự có mặt của pha Fe3O4.