بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش پودرهاي نانومتري فریت نیکل-روي - - Ni0.5Zn0.5Fe2O4 ازطریق فرآیند مکانو شیمیایی و انجام عملیات حرارتی مناسب تهیه گردید. تاثیر زمان آسیابکاري و دماي پخت در تشکیل فاز این فریت بررسی شد. الگوهاي XRD نشان میدهند که با افزایش زمان آسیابکاري ، شدت قلههاي مربوط به فاز خواستهي فریت نیکل-روي افزایش و شدت قله هاي فازهاي ناخواسته کاهش مییابند.
مشخص شد که پس از 20 ساعت آسیابکاري و پخت نمونه در دماهاي مختلف، دماي 700 ˚ C براي تشکیل فاز کامل این فریت کافی می باشد. با استفاده از یک دستگاه LCR متر دماي کوري این نمونه 340 ˚C بهدست آمد. براي بررسی اثر دما بر اندازهي بلوركهاي پودرهاي تهیه شده، نمونه در دماي 800 ˚ C نیز پخت داده شد، الگوهاي XRD ي پودرهاي تهیه شده در دماهاي700 ˚ C و 800 ˚C و کاربرد فرمول شرر نشان میدهند که اندازهي بلوركها با افزایش دما، از 25 نانومتر به 29 نانومتر افزایش یافته است.
مقدمه
چندین مگاهرتز نیز کاربرد دارند. از سوي دیگر کاربردهاي فریتهاي نرم از جملهي مواد مغناطیسی هستند که به خاطر مهم و بنیادي در محیطهاي ضبط مغناطیسی، حسگرها، آهنرباهاي تراوایی بسیار بالا کاربرد فراوانی در ترانسفورماتورها و القاگرها دائمی [1]و فروشاره ها[2]دارند. از فریت نیکل- روي معمولاً به دارند. تلفات انرژي در این فریت ها ناچیز است و در بسامدهاي عنوان آنتن هاي گیرنده در رادیوها استفاده می شود و به جراٌت می توان گفت که تقریباً تمام گیرندههاي رادیویی AM از این نوع آنتنها استفاده میکنند.
اخیراً نانو ذرات مغناطیسی از لحاظ فناوري مورد توجه قرار گرفته اند.[3] از یک سو نانو ذرات ویژگیهاي مغناطیسی متفاوتی نسبت به همتاي نمونهي حجمی خود دارند، از سوي دیگر رفتارهاي مغناطیسی نانو ذرات وابستگی چشمگیري به کاهش اندازهي ذرات و آثار سطح خواهد داشت[1] به همین دلیل امروزه روشهاي گوناگونی براي تهیهي نانو پودرها با هم به رقابت پرداخنهاند. از آن جمله می توان به روشهاي آلیاژسازي مکانیکی[4]، سل ژل[5] و همرسوبی [6] اشاره نمود.
فرآیندهايآزمایشی:
در این پژوهش مواد اولیه براي تهیهي پودر نانومتري Ni0.5Zn0.5Fe2O4 عبارتند از اکسید نیکل - Ni2O3 - و اکسید روي - ZnO - شر کت مرك آلمان و اکسید آهن - Fe2O3 - اصلاح شدهي شرکت فولاد مبارکه با درصد خلوص 99/9 درصد. براي تهیهي نمونه پس از توزین، مواد اولیه را بر اساس فرمول استو کیومتري زیر با هم تر کیب کردیم: Ni2O3+2ZnO+4Fe2O3→4Ni0.5Zn0.5Fe2O4+1/2O2 الگوهاي XRD پودرهاي20 ساعت آسیابکاري شده، توسط آسیاب پر انرژي SPEX، نشان میدهد حدود 90 درصد فاز فریت موردنظر تشکیل شده شده است. براي تشکیل کامل فاز ، نمونه در دماهاي 600˚C ،650˚C، 700˚C و800˚C پخت داده شد که الگوهاي XRD نشان میدهند که دماي کمینهي تک فازشدن برابر 700˚C می باشد.
همچنین با استفاده از دادههاي کامپیوتري دستگاه XRD و فرمول شرر که در رابطهي زیر داده شده است میتوان اندازهي قطر میانگین بلوركها را بهدست آورد: t= 0/9 λ/BCosθ در این رابطه θ زاویه براگ پیک موردنظر، t اندازه قطر بلورك ، λ طول موج پرتو - 0/154056 nm - X و B پهن شدگی در نصف شدت بیشینه است.[7] الگوهاي XRD توسطدستگاه پراشسنجBruker,D8 - X - model با تابش Kα مس - - λ=1/54056A 0 تهیه شدهاست. دماي کوري نمونه به کمک یک دستگاه LCRمتر، ساخت شرکت FLUKE آلمان مدل PM6303 بهدست آمد.
اندازه گیري و بحث و نتایج:
الگوهاي XRD ي نمونههاي فریت نیکل- روي تهیه شده با زمانهاي مختلف آسیابکاري درشکل 1 ارائه شده است. همانطور که ازاین شکل ، مشخص است، با افزایش زمان آسیابکاري 5h ، 10h و 20h، شدت قلههاي نیکل- روي افزایش و شدت قلههاي فازهاي ناخواستهي مواد اولیه کاهش مییابد مییابد و نیز با بررسی دقیق این الگوها مشاهده میکنیم با افزایش زمان آسیابکاري ، پیکهاي الگو به سمت زوایاي بزرگتر انتقال مییابند که با توجه به فرمول براگ، این انتقال نشاندهندهي کوچک شدن ثابت شبکه است.
شکل: 1 الگوهاي XRD نمونه با 10 - a ساعت آسیابکاري ،15 - b ساعت آسیابکاري، 20 - c ساعت آسیابکاري. پس از 20 ساعت آسیابکاري، فاز مورد نظر حدود 90 درصد تشکیل شد. براي تک فاز شدن، نمونه در دماهاي 600˚C ،650˚C و 700˚C پخت داده شد، که الگوهاي XRD ي ارائه شده در شکل 2 حاکی از افزایش فاز خواستهي نیکل- روي با افزایش دما و تک فاز شدن نمونه در دماي700˚C میباشد، که این دما در مقایسه با دماي تشکیل این فاز در روش سرامیکی متعارف - حدود - 1100˚C بسیار پایینتر است. تشکیل فاز این فریت در این دما ، نتیجهاي از آسیابکاري پر انرژي و نانومتري شدن اندازهي بلوركها است.
مقایسهي این دما با دماي کوري نمونهي مشابه حجمی که 280˚C است[9]، نشان میدهد که دماي کوري این پودرها بهطور چشمگیري افزایش یافته است که این امر میتواند ناشی از تغییر توزیع کاتیونی در اثر آسیابکاري باشد.[10] شکل:2 الگوهاي XRD نمونه - a پخته شده در دماي 600 ˚ C ، - b پخته شده در دماي - c .650˚ C پخته شده در دماي.700˚ C همچنین با استفاده از فرمول شرر متوسط اندازهي بلوركها 25 نانومتر است و ثابت شبکه 8,389 آنگستروم میباشد که در مقایسه با ثابت شبکهي نمونهي حجیم استاندارد موجود در دستگاه XRD ، کاهش یافته است که این امر ناشی از این است که در اثر کاهش اندازهي ذرات، طول پیوند در سطح آزاد ذرات تمایل به منقبض شدن دارد بنابراین میانگین طول شبکه در نانو ذرات کاهش مییابد.[8]
