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一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料及其制備方法

文檔序號:2009471閱讀:502來源:國知局
專利名稱:一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域,特別涉及一種具有&CuSiAs型晶體結(jié)構(gòu)的磁性材料 及其制備方法。
背景技術(shù)
磁性材料是種類繁多,廣泛應(yīng)用于電機(jī)、電力、信息、醫(yī)療等行業(yè)的功能材料,根據(jù) 其用途大致可分為永磁、軟磁、磁記錄、旋磁、隱身、磁致冷、磁傳感器、磁光、磁卡、磁致伸 縮材料以及自旋電子學(xué)材料等;根據(jù)磁有序結(jié)構(gòu)分為鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁、順磁以及超順 磁材料。磁性材料的研究和應(yīng)用主要集中于3d過渡金屬及其化合物材料,20世紀(jì)初期,人 工合成了 FeSi、FeNi、FeCoNi等磁性合金,并廣泛應(yīng)用于電力、電機(jī)工業(yè);20世紀(jì)中期,鐵 氧體進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn),由于其飽和磁化強(qiáng)度較低、電阻率高、介電常數(shù)大,在無線電通訊、磁記 錄、雷達(dá)導(dǎo)航、遙測等方面獲得了重要應(yīng)用;20世紀(jì)60年代,自稀土永磁材料被發(fā)現(xiàn)以來, 經(jīng)歷了 SmCo5,Sm2Co17和Nd2Fe14B等三個發(fā)展階段,稀土永磁材料具有高的最大磁能積、矯頑 力、剩余磁化強(qiáng)度以及高的居里溫度和穩(wěn)定性,應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。另外,稀土永磁器件可 使應(yīng)用產(chǎn)品尺寸進(jìn)一步縮小,而且性能大幅度改善,可應(yīng)用于筆記本電腦、小型機(jī)器人等產(chǎn) 業(yè);20世紀(jì)80年代,發(fā)現(xiàn)了納米磁性材料和自旋電子學(xué)材料,特別是巨磁電阻效應(yīng)、龐磁電 阻效應(yīng)以及隧道磁電阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)已獲重要應(yīng)用,如讀出磁頭等高靈敏度的傳感器、磁隨 機(jī)存儲器、磁控晶體管等,自旋電子學(xué)現(xiàn)已發(fā)展成為磁性材料研究領(lǐng)域的新學(xué)科;隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展,新的磁性材料仍然在不斷涌現(xiàn)。磁性材料在不同的磁場和溫度下發(fā)生磁相變,表現(xiàn)出鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁、順磁 等磁性質(zhì),在受外磁場或其他物理作用時,表現(xiàn)出特殊的磁力、磁熱、磁光、磁電等效應(yīng)。一 些磁性材料,在特定溫度下,展現(xiàn)出變磁性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,變磁性轉(zhuǎn)變是指在外磁場作用下,磁 化強(qiáng)度先是線性增加,隨外磁場強(qiáng)度的增加,磁化強(qiáng)度突然增加的現(xiàn)象,也就是低場磁狀態(tài) 到高場磁狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,或者是從反鐵磁態(tài)到鐵磁態(tài)的自旋跳躍轉(zhuǎn)變。變磁性轉(zhuǎn)變在許多種 磁性材料中觀察到,如 LaCu04、CeRu2Si2、Gd5Ge4、NaQ 85Co02、Sr3Ru207、La2_2xSr1+2xMn207 等。變 磁性轉(zhuǎn)變在巨磁阻材料、巨磁熱材料和磁致伸縮材料中扮演重要角色。2008年初,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一類新的高溫超導(dǎo)材料——鐵基超導(dǎo)材料,引起了科學(xué) 界的廣泛關(guān)注,除了對其超導(dǎo)電性的研究以外,母體材料的磁性質(zhì)也成為當(dāng)前科學(xué)研究中 的一個熱點(diǎn)課題,例如LaFeAsO在137K發(fā)生了反鐵磁轉(zhuǎn)變(《Nature》第453卷,第899 頁),EuFe2As2分別在200K和20K經(jīng)歷了兩個反鐵磁轉(zhuǎn)變(《Physical Review B》第78卷, 第052501頁)。將LaFeAsO中的Fe元素用Co元素代換形成LaCoAsO材料,研究表明該材 料是一種鐵磁材料,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為66K,再將LaCoAsO中的As元素用P元素來代換形成 LaCoPO鐵磁材料,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為43K(《Physical Review B))第77卷,第224331頁)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料,該磁性材料具有豐富的磁性質(zhì),隨組分和溫度的變化,磁性質(zhì)發(fā)生有規(guī)律的變化,因此可制成沿某一方向成分呈梯 度分布的多組分梯度功能材料,也可應(yīng)用于磁性隧道結(jié)等;由于隨含F(xiàn)e量的不同,磁性發(fā) 生了明顯的變化,在多元器件中使用該種材料,在不同部分選擇不同的組分便可滿足多元 體系的需求,同時解決了兼容性問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的,所采用的技術(shù)方案是一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料, 其分子式為SmCOl_xFexAs0,0 < x < 0. 3,具有&CuSiAs型晶體結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是發(fā)明人成功制備出了單相的SmCoAsO材料,研究發(fā)現(xiàn),該種材料具有&CuSiAs型 晶體結(jié)構(gòu),磁性測量結(jié)果表明,SmCoAsO具有反鐵磁性、鐵磁性和亞鐵磁性多重磁性質(zhì)。由于 Co和Fe離子都具有磁性,用Fe離子部分替代Co離子,也就是說在SmCoAsO體系中又引入 了一種磁性離子,產(chǎn)生了 Co離子和Fe離子的相互作用,從而對SmCoAsO體系的電子結(jié)構(gòu)和 磁性將造成重要影響,并可以通過調(diào)整Fe的摻入量來改變和控制SmCOl_xFexAS0的磁性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雖然晶格參數(shù)發(fā)生了改變,但SmCOl_xFexAS0磁性材料仍具有 ZrCuSiAs型晶體結(jié)構(gòu),單相性很好。在SmCoAsO中摻Fe后,抑制了反鐵磁性,而增強(qiáng)了鐵磁 性;當(dāng)摻Fe量x達(dá)到0. 2即0. 2 < x < 0. 3時,反鐵磁性被完全抑制,變?yōu)橐环N鐵磁性材料, 鐵磁轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到199K ;并且隨摻Fe量增加,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度升高。而且在轉(zhuǎn)變溫度以下,磁 化強(qiáng)度隨溫度的變化曲線滿足布里淵函數(shù)關(guān)系。在0 < x < 0. 2時,隨著溫度的降低,先后 發(fā)生了鐵磁和反鐵磁轉(zhuǎn)變,隨摻Fe量的增加,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度增加,而反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度下降。 在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變;且變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的升高而降低,變磁線 隨摻Fe量的增加而縮短??梢姡景l(fā)明的新磁性材料SmCOl_xFexAS0具有豐富的磁性質(zhì)和重要的應(yīng)用價值一、SmCoAsO是一種具有多重磁性的材料,反鐵磁和鐵磁轉(zhuǎn)變溫度分別為39K和 78K,F(xiàn)e的摻入抑制了反鐵磁性,而加強(qiáng)了鐵磁性,當(dāng)x > 0. 2時,SmCOl_xFexAS0成為一種純 鐵磁性材料,鐵磁性能很好,而且鐵磁轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到200K以上,接近室溫,非常有利于其用 為鐵磁性材料的應(yīng)用。二、隨摻雜量的連續(xù)變化,SmCOl_xFexAs0的磁性發(fā)生了有規(guī)律的連續(xù)變化,因此, 可制成成分呈梯度分布的多組分梯度功能材料、磁性隧道結(jié)等,可根據(jù)不同的需求選擇不 同的成分,兼容性很好。三、在摻雜量0 < x < 0. 2時,在其反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,而且 隨溫度的升高,變磁性轉(zhuǎn)變場降低,隨摻雜量的增加,變磁線縮短,因此,它又可作為磁熱材 料加以應(yīng)用。本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備上述的具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料的方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第二個發(fā)明目的,所采用的技術(shù)方案是將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照SmCOl_xFexAS0,0 < x < 0. 3的化學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀,并用鉭片包 裹,然后密封于真空石英管中,1100 1150°C燒結(jié)20 60小時,即得。本發(fā)明的制備方法簡單,實(shí)施方便,制得的材料致密堅固,性能穩(wěn)定。上述的稱量、研磨、混合、壓片、包裹和燒結(jié)操作,均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。所有操作均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行,這樣做可以防止原料中Sm、Co、Fe及As的氧 化,進(jìn)一步確保制得物中氧的量由原料中氧的量來精確控制,保證制得物成分確定、均一,
4也保證了制得材料的磁性能。同時也可避免有毒的As及其氧化物對操作人員的傷害。下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCo^Fe^AsO磁性材料的X射線衍射圖譜。其 中縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度,單位為任意單位(a. u.);橫坐標(biāo)為衍射角2 0,單位為度(deg)。圖2a是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCOa95Fea(15AS0磁性材料的能譜圖.圖2b是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCO(1.95Fea(15AS0磁性材料的3000倍掃描電子顯 微鏡(SEM)照片。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCo^Fe^AsO磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變 化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為溫度,單位為 K(Kelvin)。圖4是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCoufq^sO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下 的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/ g);橫坐標(biāo)為磁場(H),單位為T(Tesla)。圖5是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCoufq^sO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下 的變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁場(H),單位為T(Tesla);橫坐標(biāo)為 溫度,單位為K (Kelvin)。圖6是本發(fā)明實(shí)施例一制備的SmCoufq^sO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和鐵 磁轉(zhuǎn)變溫度之間的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電 磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為磁場(H),單位為T(Tesla)。圖7是本發(fā)明實(shí)施例三制備的SmC0(1.9Fea ^sO磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化 曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為溫度,單位為 K (Kelvin)。圖8是本發(fā)明實(shí)施例三制備的SmCO(1.9FeaiAS0磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的 磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g); 橫坐標(biāo)為磁場(H),單位為T (Tesla)。圖9是本發(fā)明實(shí)施例三制備的SmCO(1.9FeaiAS0磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的 變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁場(H),單位為T (Tesla);橫坐標(biāo)為溫 度,單位為K (Kelvin)。圖10是本發(fā)明實(shí)施例三制備的SmCO(1.9FeaiAS0磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和鐵 磁轉(zhuǎn)變溫度之間的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電 磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為磁場(H),單位為T (Tesla)。圖11是本發(fā)明實(shí)施例七制備的SmCOa8Fea2AS0磁性材料的X射線衍射圖譜。其 中縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度,單位為任意單位(a. u.);橫坐標(biāo)為衍射角2 0,單位為度(deg)。圖12是本發(fā)明實(shí)施例七制備的SmCO(1.8Fea2AS0磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變 化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g);橫坐標(biāo)為溫度,單位為 K (Kelvin)。圖13是本發(fā)明實(shí)施例七制備的SmCO(1.8Fea2AS0磁性材料在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。其中縱坐標(biāo)為磁矩(Moment),單位為電磁學(xué)單位(emu/g); 橫坐標(biāo)為磁場(H),單位為T (Tesla)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 95Fe0 05AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 05 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1150°C 燒結(jié)36小時,即得分子式為SmCO(1.95Fea(15AS0的磁性材料。本例的以上所有操作均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。圖1為用本例方法制得的SmCo^Fe^AsO磁性材料的X射線衍射圖譜,由圖1可 知SmCO(1.95Fea(15AS0磁性材料為單相,沒有任何雜質(zhì)相,且具有四角&CuSiAs型結(jié)構(gòu);圖2a 為本例方法制得的SmCo^Fe^AsO磁性材料的能譜圖,圖2b為其3000倍掃描電子顯微鏡 (SEM)照片,圖2b的(SEM)照片可以看出,SmCoufeu^sO形貌特征為片狀,圖中圓點(diǎn)的位 置為做能譜測試的位置。從圖2a的能譜圖可以看出所制得樣品中含有Sm、Co、Fe、As、0, 定量分析表明Sm Co Fe As = 1 0. 95 0. 05 1,證明本例制得的物質(zhì)確實(shí)為 SmCo0 95Fe0 05AsO。圖3為本例方法制得的SmCo^Fe^AsO磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化曲線, 由圖3可見,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度分別為105K和35K,而且鐵磁轉(zhuǎn)變非常陡峭, 其鐵磁性能好;圖4為用本例方法制得的SmCoufeuAsO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的磁 化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線,中間的多條曲線分別對應(yīng)不同的測試溫度,圖中由符號口、A、 〇、■、 串起的曲線,對應(yīng)的測試溫度分別為10K、15K、20K、25K、30K。由圖4可見,在反 鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,SmCoufq^sO磁性材料發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,以10K和15K為例,如 在圖4中箭頭所示位置處發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,對應(yīng)于橫坐標(biāo)的磁場值為變磁性轉(zhuǎn)變場,在 磁場小于變磁性轉(zhuǎn)變場時,磁化強(qiáng)度隨磁場的增加線性的增加,表現(xiàn)為反鐵磁性,而在磁場 大于變磁性轉(zhuǎn)變場時,磁化強(qiáng)度隨磁場的增加非線性的逐漸增加,且逐漸達(dá)到飽和態(tài),表現(xiàn) 為鐵磁性,因此隨磁場的增加,在變磁性轉(zhuǎn)變場處,發(fā)生了由反鐵磁態(tài)到鐵磁態(tài)的變磁性轉(zhuǎn) 變。圖5為用本例方法制得的SmCo^Fe^AsO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的變磁性 轉(zhuǎn)變場隨溫度的變化曲線,即變磁線,由圖5可知,變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的升高而降低;圖 6為用本例方法制得的SmCoufeu^sO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和鐵磁轉(zhuǎn)變溫度之間 的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線,圖中由符號口、〇、A串起的曲線分別50K、70K、90K溫度條 件下磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。由圖6可知,在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度(35K)和鐵磁轉(zhuǎn)變溫度 (105K)之間,磁化強(qiáng)度隨磁場的增加非線性的逐漸增加,且低場下增加的速度較快,高磁場 下磁化強(qiáng)度逐漸達(dá)到鐵磁飽和態(tài),表現(xiàn)為鐵磁性。這些測試結(jié)果說明,本發(fā)明的新磁性材料 SmCo0.95Fe0.05AsO具有多重磁轉(zhuǎn)變性質(zhì)。實(shí)施例二將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 95Fe0 05AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 05 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1100°c 燒結(jié)50小時,即得SmCoufeu^sO磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度分別為105K和35K。實(shí)施例三在氬氣保護(hù)氣氛下將原料SmAs、Co203、Co、Fe按照SmCoa9Fea々sO,即 SmC0l_xFexAsO,x = 0. 1的化學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密 封于真空石英管中,1120°C燒結(jié)60小時,即得。圖7為本例方法制得的SmCO(l.9FeaiAS0磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化曲線, 由圖7可見,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度分別為138K和26K,而且鐵磁轉(zhuǎn)變非常陡 峭,其鐵磁性能好;圖8為用本例方法制得的SmCO(l.9FeaiAS0磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度 以下的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線,圖中由符號口、〇、▲、▲串起的曲線分別是10K、15K、 20K、25K溫度條件下的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線。由圖8可見,在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下, SmCOa9FeaiAS0磁性材料發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,以10K和15K為例,如在圖8中箭頭所示位置處 發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,對應(yīng)于橫坐標(biāo)的磁場值為變磁性轉(zhuǎn)變場,在磁場小于變磁性轉(zhuǎn)變場時, 磁化強(qiáng)度隨磁場的增加線性的增加,表現(xiàn)為反鐵磁性,而在磁場大于變磁性轉(zhuǎn)變場時,磁化 強(qiáng)度隨磁場的增加非線性的逐漸增加,且逐漸達(dá)到飽和態(tài),表現(xiàn)為鐵磁性,因此隨磁場的增 加,在變磁性轉(zhuǎn)變場處,發(fā)生了由反鐵磁態(tài)到鐵磁態(tài)的變磁性轉(zhuǎn)變。圖9為用本例方法制得 的SmCO(l.9FeaiAS0磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的變化曲線,即 變磁線,由圖9可知,變磁性轉(zhuǎn)變場隨溫度的升高而降低,用圖9和實(shí)施例一的圖5相比較, 發(fā)現(xiàn)變磁線明顯縮短了。圖10為用本例方法制得的SmCouFeuAsO磁性材料在反鐵磁轉(zhuǎn)變 溫度和鐵磁轉(zhuǎn)變溫度之間的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線,圖中由符號口、〇、A、▽串起的 曲線分別是30K、50K、90K、120K溫度條件下的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線;由圖10可知,在 反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和鐵磁轉(zhuǎn)變溫度之間,表現(xiàn)為鐵磁性。這些測試結(jié)果說明,本發(fā)明的新磁性 材料SmCouFeuAsO具有多重磁轉(zhuǎn)變。實(shí)施例四將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 9Fe0. .AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 1 的化學(xué) 計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1140°C燒 結(jié)30小時,即得SmCoo^Feo.iAsO磁性材料。本例的稱量、研磨、混合、壓片、包裹和燒結(jié)操作,均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度分別為138K和26K。實(shí)施例五將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 85Fe0.15As0,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 15 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1150°C 燒結(jié)20小時,即得SmC0(l.85Fe(l.15AsO磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度 分別為168K和12K。實(shí)施例六將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 85Fe0.15As0,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 15 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1100°c 燒結(jié)60小時,即得SmC0(l.85Fea 15As0磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度 分別為168K和12K。實(shí)施例七
將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo。8Fe。2AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 2 的化學(xué) 計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1130°C燒 結(jié)40小時,即得。圖11為本例方法制得的SmCO(1.8Fea2AS0磁性材料的X射線衍射圖譜,由圖11可 知SmCO(1.8Fea2AS0磁性材料為單相,沒有任何雜質(zhì)相觀察到,且具有四角&CuSiAs型結(jié)構(gòu); 圖12為本例方法制得的SmCO(l.8Fea2AS0磁性材料的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化曲線,由圖12可 見,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為199K,而且鐵磁轉(zhuǎn)變非常陡峭,在轉(zhuǎn)變溫度以下,磁化強(qiáng)度隨溫度的變 化曲線滿足布里淵函數(shù)關(guān)系,其鐵磁性能好;圖13為用本例方法制得的SmCO(l.8Fea2AS0磁 性材料在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線,圖中由符號口、■、〇、眷、A、▲ 串起的曲線分別是10K、20K、50K、90K、140K、180K溫度條件下的磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲 線;由圖13可知,在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,表現(xiàn)為鐵磁性。這些測試結(jié)果說明,本例的新磁性 材料SmC0(1.8Fe(1.2AsO是一種典型的鐵磁性材料。結(jié)合以上實(shí)施例一到實(shí)施例七,磁性材料SmCOl_xFexAS0隨組分的變化,磁性質(zhì)發(fā) 生有規(guī)律的變化,充分證明磁性的變化源自于Fe元素的摻入。隨摻Fe量的增加,反鐵磁轉(zhuǎn) 變溫度下降,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度上升;當(dāng)摻Fe量達(dá)到0. 2時,SmCOl_xFexAs0變成一種鐵磁性材 料。在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變,而且在固定組分條件下,隨溫度的升高,變 磁性轉(zhuǎn)變場降低;隨摻Fe量的增加,變磁線縮短,當(dāng)摻Fe量達(dá)到0. 2時,變磁線消失。綜上 所述,磁性材料SmCOl_xFexAS0是一個非常研究開發(fā)價值的材料,可用于制作梯度功能材料、 磁性隧道結(jié)等。實(shí)施例八將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo。8Fe。2AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 2 的化學(xué) 計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1150°C燒 結(jié)24小時,即得SmC0(1.8Fe(1.2AsO磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為200K。實(shí)施例九將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 75Fe0 25AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 25 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1110°c 燒結(jié)54小時,即得SmCO(1.75Fea25AS0磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為220K。實(shí)施例十將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 75Fe0 25AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 25 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1150°C 燒結(jié)48小時,即得SmCO(1.75Fea25AS0磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為218K。實(shí)施例i^一將原料SmAs、Co203、Co、Fe 按照 SmCo0 71Fe0 29AsO,即 SmCOl_xFexAs0,x = 0. 29 的化 學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓成片狀并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1150°C 燒結(jié)48小時,即得SmCO(1.71Fea29AS0磁性材料,實(shí)驗(yàn)測得其鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為227K。
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權(quán)利要求
一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料,其分子式為SmCo1-xFexAsO,0<x<0.3,具有ZrCuSiAs型晶體結(jié)構(gòu)。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料的方法,其作法是將原料 SmAs、Co203、Co、Fe按照SmCOl_xFexAs0,0 < x < 0. 3的化學(xué)計量比稱量,研磨混合均勻后壓 成片狀,并用鉭片包裹,然后密封于真空石英管中,1100 1150°C燒結(jié)20 60小時,即得。
3.如權(quán)利要求2所述的制備具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料的方法,其特征在于所述的 稱量、研磨、混合、壓片、包裹和燒結(jié)操作,均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料,其分子式為SmCo1-xFexAsO,0<x<0.3,具有ZrCuSiAs型晶體結(jié)構(gòu)。該磁性材料具有豐富的磁性質(zhì),0<x<0.2時,隨著溫度的降低,先后發(fā)生了鐵磁和反鐵磁轉(zhuǎn)變,隨摻Fe量的增加,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度增加,而反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度下降,而且在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下,在磁化強(qiáng)度隨磁場的變化曲線中,發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變;0.2≤x<0.3時,反鐵磁性被完全抑制,成為一種鐵磁性材料,而且鐵磁轉(zhuǎn)變溫度接近室溫,有利于實(shí)際應(yīng)用。該材料性能穩(wěn)定,制備簡單。
文檔編號C04B35/50GK101847482SQ201010200268
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者崔雅靜, 程翠華, 趙勇, 陳永亮 申請人:西南交通大學(xué)
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