ارزیابی مقایسه‌ای خواص مغناطیسی هگزافریت باریم دوپ شده با کاتیون‌های پارامغناطیس و دیامغناطیس

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 4، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 41، شهریور 1396، صفحه 57-64   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

صاحبعلی منافی¹؛ مجتبی جعفریان²؛ محسن صالحی^{* 2}

¹هیات علمی

²محقق

چکیده

در این پژوهش ابتدا پودرهای مغناطیسی Ba(Mg,Ti)xFe12-2xO19 و Ba(Zn,Cu)xFe12-2xO19 با مقدار 5/0=x با استفاده از فرایند آلیاژسازی مکانیکی در یک آسیاب پر انرژی تهیه شد. در ادامه یک نمونه پودری به صورت خالص و دو نمونه پودر دوپ شده تولید شد. سپس به منظور بررسی فازی، مورفولوژیکی و خواص مغناطیسی به ترتیب از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش (VSM) استفاده شد. الگوهای اشعه ایکس در دمای °C 1000 مؤید تشکیل ترکیب تقریبا تک فاز هگزافریت باریم بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی بیانگر تشکیل مورفولوژی هگزاگونال صفحه‌ای به واسطه رشد ترجیحی ذرات در جهات ab کریستالوگرافی بود. بررسی‌های مغناطیسی نشان داد حضور یون‌های دیامغناطیس شامل روی و مس در ساختار هگزافریت باریم اثر بیشتری نسبت به کاتیون‌های پارامغناطیس منیزیم و تیتانیوم در کاهش پارامترهای مغناطش اشباع و نیروی وادارندگی داشته است. در نهایت بالاترین مغناطش اشباع (emu/g53) از نمونه با ترکیب BaMg0.5Ti0.5Fe11O19 و کمترین نیروی وادارندگی (Oe 50) از نمونه تولید شده با ترکیب BaZn0.5Cu0.5Fe11O19 بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

هگزافریت باریم؛ مغناطش؛ نیروی وادارندگی؛ پارامغناطیس؛ دیامغناطیس

مراجع

 [1]      الف. نوربخش، م. نوربخش، م. شایگان و س. غربیان، "تأثیر افزودن یون کروم بر آنالیز فازی ریزساختاری وخواص مغناطیسی بدنه های هگزافریت استرانسیوم تهیه شده به روش حالت جامد"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، شماره 4، 4، زمستان 89.

 

[2]      ه. گلپایگانی، ع. بیت الهی و م. نیایی فر،"بررسی مقایسه ای تحولات فازی و خواص فازی سیستم Co/α-Fe₂O₃  سنتز شده به روش آلیاژسازی مکانیکی با نسبت های مولی متفاوت"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، شماره 6، 2، پاییز87.

 

[3]    S. Meng, Z. Yue, X. Zhang & L. Li, “Quasi-epitaxial barium hexaferrite thin films prepared by a topotactic reactive diffusion processˮ, Applied Surface Science, Vol. 290, pp. 340-345. 2013.

 

[4]    G. H. An, T. Y. Hwang, J. Kim, J. B. Kim, N. Kang, J. W. Jeon, M. Kang & Y. H. Cho, “Novel method for low temperature sintering of barium hexaferrite with magnetic easy-axis alignmentˮ, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 34, pp. 1227-1233. 2014.

 

[5]    Q. Mohsen, “Barium hexaferrite synthesis by oxalate precursor route, Journal of Alloys and Compoundsˮ, Vol. 38, pp. 125-128. 2010.

 

[6]    M. Choi, S. Song, Y. Choi, D. Park & S. Kim, “Novel synthesizing method of BaFe₁₂O₁₉ microrod and its superior coercivity with shape anisotropyˮ, Materials Letters, Vol. 139, pp. 292-295. 2015.

 

[7]    Z. Liu, Q. C. Dai & j. M. Sun, “Efect of Ce-Co substitution on the magnetic properties of M-type barium hexaferiteˮ, J solid state commun, Vol. 152, pp. 849-860. 2012.

 

[8]    G. Asghar & M. Anis-ur-Rehman, “Structural, dielectric and magnetic properties of Cr-Zn doped strontium hexa-ferrites for high frequency applicationsˮ, J. Alloys Compd, Vol. 526, pp. 85-90. 2012.

 

[9]    Bsoul, S. H. Mahmood & A. F. Lehlooh, “Structural and magnetic properties of BaFe12TiXRuxO19ˮ, j. Alloys and Compd, Vol. 489, pp. 157-161. 2010.

 

[10] G. Zhu, Q. Yang, X. B. Shi, W. Z. Zheng & Y. L. Liu, “Solvo thermal fabrication and luminescent properties of Eu²⁺/Ce³⁺ doped barium lithium fluorideˮ, J. Rare Earths, Vol. 30, pp. 985-993. 2012.

 

[11] A. Francis & W. Daoush, “Synthesis and magnetic characteristics of crystallized ceramic in the BaO-NiO-TiO₂-Fe₂O₃systemˮ, J. Mater. Process. Technol, Vol. 181, pp. 213-218, 2007.

 

[12] R. Manisha, V. Bahadur, D. Kulkarni & S. D. Date, “S K Magnetic properties of Ni-Zr substituted barium ferriteˮ, J. Magn. Magn. Mater., Vol. 19, pp. 256-533. 1999.

 

[13] N. Muhammad, J. Muhammad, N. Muhammad, H. Pablo & M. Ashfaq, “Synthesis, magnetic and dielectric propertiesof Er-Ni doped Sr-hexaferrite nanomaterials for applications in high density recording media and microwavedevicesˮ, J. Magn. Magn. Mater, Vol. 324, pp. 15-30. 2012.

 

[14] Davoodi & B. Hashemi, “Magnetic properties of Sn-Mg substituted strontium hexaferrite nanoparticles synthesized via coprecipitation methodˮ, J. Alloys. Compd, Vol. 231, pp. 509-518. 2012.

 

[15] S. Kanagesan, S. Jesurani, R. Velmurugan, S. Prabu & T. Kalaivani, “Structural and magnetic properties of conventional and microwave treated Ni–Zr doped barium strontium hexaferriteˮ, Mater. Res. Bull, Vol. 47, pp. 188-193. 2012.

 

[16] H. Sozeri, A. Baykal & B. Unal, “Low-temperature synthesis of single-domain Sr-hexaferrite particles by solid-state reaction routeˮ, Phys. Status Solidi (A) Appl. Mater. Sci, Vol. 209, pp. 2002–2013, 2012.

 

[17] Sözeria, H. Deligözb & H. Kavasc, “H3443-3547., Baykal, A, Magnetic, dielectric and microwave properties of M–Ti substituted barium hexaferrites (M= Mn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺) ˮ, Ceramics International, Vol. 37, pp. 234- 246. 2014.

 

[18] D. Lisjak & M. Drofenik, “Synthesis and characterization of A–Sn-sub-stituted (A¼Zn, Ni, Co) BaM–hexaferrite powders and ceramicsˮ, J. Eur. Ceram. Soc, Vol. 24, pp. 1841–1845. 2004.

 

[19] O. Akman, K. Kavas, A. Baykal, Z. Durmuş, B. Aktaş & H. Sözeri, “Microwave absorption properties of BaFe₁₂O19–TiO2 composite coated with conducting polymerˮ, J. Supercond. Novel Magn, Vol. 26, pp. 1369–1373, 2013.

 

[20] C. S. Wang, F. L. Wei, M. Lu, D. H. Han & Z. Yang, “Structure and magnetic properties of Zn–Ti-substituted Ba-ferrite particles for magnetic record-ingˮ, J. Magn. Magn. Mater, Vol. 183, pp. 241-250, 1998.

 

[21] Z. Yang, C. S. Wang, X. H. Li & H. X. Zeng, “(Zn, Ni, Ti) substituted barium ferrite particles with improved temperature coefficient of coercivityˮ, Mater. Sci. Eng, Vol. 90B, pp. 142–145, 2002.

 

[22] . Dho, J. Y. Park & N. H. Hur, “Effects of the grain boundary on the coercivity of barium ferritr BaFe₁₂O₁₉ˮ, J. Magn. Magn. Mater, Vol. 285, pp. 164–168, 2005.

 

[23] E. W. Gorter, “Ionic distribution deduced from the g-factor of a ferrimag-netic spinel: Ti⁴⁺ in fourfold co-ordinationˮ, Nature. Vol. 173, pp. 123–124, 1954.

 

[24] H. Sozeri, I. Küçük & H. Özkan, “Improvement in magnetic properties of La substituted BaFe₁₂O₁₉ particles prepared with an unusually low Fe/Ba molar ratioˮ, J. Magn. Magn. Mater. Vol. 323, pp. 1799–1804, 2011.

 

[25] Haq & M. Anis-ur-Rehman, “Effect of Pb on structural and magnetic properties of Ba-hexaferriteˮ, Physica, Vol. 407B, pp. 822–826, 2012.

 

[26] R. N. Summergrad & E. Banks, “New hexagonal ferrimagnetic oxidesˮ, J. Phys. Chem. Solids, Vol. 2, pp. 312-316, 1957.

 

[27] G. Turilli, F. Licci & S. Rinaldi, “Mn²⁺, Ti⁴⁺ substituted barium ferriteˮ, J. Magn. Magn. Mater, Vol. 59, pp. 127-135, 2005.

 

[28] Ghasemi, A. Hossienpour, A. Morisako, X. Liu & A. Ashrafizadeh, “Investigation of the microwave absorptive behavior of doped barium ferritesˮ, Mater. Des, Vol. 29, pp. 112–117. 2008.

 

[29] M. K. Tehrani, A. Ghasemi, M. Moradi & R. S. Alam, “Wideband electromagnetic wave absorber using doped barium hexaferrite in Ku-bandˮ, J. Alloys Compd, Vol. 509, pp. 83-91. 2011.

 

P. Wartewig, M. K. Krause, P. Esquinazi, S. Rosler & S. Sonntag, “Magnetic properties of Zn- and Ti-substituted barium hexaferriteˮ, J. Magn. Magn. Mater, Vol. 192, pp. 83-90, 1992.