Thạc Sĩ Nghiên cứu tính chất từ của hợp kim Fe50Co50 có kích thước nano mét tổng hợp bằng phương pháp hợp ki

MỞ ĐẦU

Vật liệu từ mềm với các phẩm chất từ tuyệt vời: độ từ hóa bão hòa cao, nhiệt độ Curie cao, lực kháng từ thấp đã được sử dụng rộng rãi như làm các cực trongmô tô điện và máy phát điện, trong lõi biến áp, các mạch chuyển đổi chuyển tiếpcho các hệ thống thông tin liên lạc và các thiết bị điện khác . Hợp kim từ mềm thường tồn tại dưới các hợp chất của sắt bao gồm thép cacbon thấp, silicon - sắt, niken cao - sắt và hợp kim sắt - coban [14]
Gần đây, khoa học và công nghệ nano có sự phát triển vượt bậc bởi những hiệntượng lý thú xuất hiện trong vùng kích thước nano mét cũng như khả năng ứng dụng rất hứa hẹn của chúng trong nhiều lĩnh vực: điện tử học, năng lượng, môi trường, y sinh Trong số các vật liêu nano, các vật liệu từ mềm thế hệ mới bao gồm các hợp kim vô định hình, nano tinh thể với điện trở cao, khả năng chống ănmòn tốt, độ bền cơ học lớn hơn so với hợp kim dạng khối đã nhận được sự quantâm đặc biệt. Hợp kim Fe-Co với các đặc trưng từ mềm nổi bật như độ từ thẩm cao, nhiệt độ Curie cao và đặc biệt từ độ bão hòa cao nhất trong số các vật liệu sắt từ đã biết được xem là vật liệu có tiềm năng ứng dụng trong nam châm tổ hợp trao đổi đàn hồi, hấp thụ sóng điện từ, hay các ứng dụng y sinh [22, 24, 32]. Hợp kim Fe-Co có cấu trúc lập phương tâm khối, trong khoảng 30 < x < 70, Fe-Co chuyển đổi từ cấu trúc bất trật tự sang cấu trúc trật tự dưới nhiệt độ 7300C [10].
Hợp kim Fe-Co dạng hạt có thể được tổng hợp bằng các phương pháp hóa học và vật lý khác nhau: polyol [34], phân hủy nhiệt [28], nghiền bi [22] Hợp kim cơ (MA) là kỹ thuật nghiền bi năng lượng cao có nhiều ưu điểm: tương đối đơn giản, đầu tư thấp, độ lặp lại cao, sản xuất với khối lượng lớn . Để tổng hợp hệ các hạt Fe-Co bằng phương pháp MA người ta thường sử dụng các thiết bị nghiền bi có năng lượng cao như máy nghiền hành tinh Fritsch P6, nghiền rung, lắc SPEX 8000D Trong quá trình hợp kim cơ, các bột kim loại Fe, Co được nghiền trong môi trường khí bảo vệ như Ar để giảm thiểu sự ôxy hóa. Sản phẩm thu từ quá trình nghiền thường có từ độ bão hòa Ms cao và ít thay đổi theo thời gian nghiền, trong khi đó lực kháng từ Hc tăng theo thời gian nghiền [8, 19, 22]. Tuy nhiên, trên thế giới có rất ít những công bố về sự tổng hợp và tính chất của hợp kim Fe-Co được chế tạo trong môi trường không khí [20]. Sự ổn định của từ độ của mẫu khi được bảo quản trong không khí cũng chưa được quan tâm nghiên cứu một cách thỏa đáng. Trong thời gian gần đây, tại Viện Khoa học vật liệu, các hợp kim Fe-Co dạng hạt đã được tổng hợp bằng một số phương pháp như thủy nhiệt, hợp kim cơ nhằm sử dụng cho các ứng dụng trong nam châm trao đổi đàn hồi và y sinh. Đã có một vài công bố sơ bộ về ảnh hưởng của thời gian nghiền và nhiệt độ ủ tới các đặc trưng cấu trúc, tính chất từ của hợp kim Fe65Co35 [12, 13]. Tuy nhiên, những nghiên cứu về ảnh hưởng của ôxy hóa tới sự xuất hiện của các pha tinh thể thứ cấp nền Fe và Co bên cạnh pha hợp kim chính Fe-Co với cấu trúc lập phương tâm khối cũng như những biện luận thỏa đáng về ảnh hưởng của các pha này tới tính chất từ cũng chưađược nghiên cứu tường minh.
Xuất phát từ tình hình nghiên cứu hợp kim Fe-Co dạng hạt trên thế giới cũng như ở Việt Nam, căn cứ vào kinh nghiệm của Thầy hướng dẫn, trang thiết bị tại Viện Khoa học vật liệu và cũng để phát triển, hoàn thiện những kết quả nghiên cứu đã đạt được chúng tôi lựa chọn đề tài của luận văn: “ Nghiên cứu tính chất từ của hợp kim Fe50Co50 có kích thước nano mét tổng hợp bằng phương pháp hợp kim cơ ” Mục tiêu của luận văn:
- Chế tạo thành công hệ hạt nano Fe50Co50 bằng phương pháp hợp kim cơ. - Tìm hiểu ảnh hưởng của thời gian nghiền và nhiệt độ ủ tới các đặc trưng cấu trúc, tính chất từ của hợp kim. - Biện luận thỏa đáng ảnh hưởng của ôxy hóa tới cấu trúc, tính chất từ và sự ổn định từ độ khi bảo quản ngoài không khí. Phương pháp nghiên cứu
Khóa luận được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm. Các kết quả thực nghiệm được làm khớp với một số mô hình lý thuyết về cấu trúc và tính chất từ để phân tích kết quả và biện luận.
Bố cục của khóa luận: luận văn gồm 56 trang với phần mở đầu, 3 chương nội dung và kết luận. Cụ thể như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Các kỹ thuật thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Danh mục