Получение монокристаллов BaFe10,5Mn1,5O19 из раствора
Аннотация
Представлены результаты выращивания монокристаллов, исследования кристаллической структуры и магнитных свойств частично замещенного марганцем гексаферрита бария состава BaFe12–xMnxO19. Монокристаллы были выращены из раствора на основе Na2O методом спонтанной кристаллизации на воздухе с применением резистивной печи с прецизионным ПИД регулятором. Были получены черные непрозрачные гексагонально ограненные кристаллы BaFe12–xMnxO19 со степенью замещения х = 1,5 размером до 8 мм.
Полученные кристаллы исследовали с помощью растровой электронной микроскопии (Jeol JSM7001F с энергодисперсионным спектрометром Oxford INCA X-max 80 для элементного анализа); порошковой дифрактометрии (Rigaku Ultima IV; измерения проводили в диапазоне углов от 10 до 80° со скоростью до 2 °/мин с использованием излучения CuKα); дифференциального термического анализа (Netzsch 449C Jupiter; образцы в платиновом тигле нагревали на воздухе со скоростью 2 °C/мин от 25 до 600 °C; температуры Кюри определяли как среднее арифметическое температур пиков плавления и кристаллизации); магнитометрии (Quantum Design, MPMS XL).
По полученным дифрактограммам были рассчитаны параметры решетки. Так, для состава BaFe10,5Mn1,5O19 параметры решетки равны a = 5,8946(2) Å, c = 23,1870(6) Å, V = 697,73(3) Å3.
Проведена оценка влияния марганца на значение температуры Кюри. Для степени замещения 1,5 установлено снижение от 455 до 380 °C.
По полученным петлям гистерезиса рассчитаны значения намагниченности насыщения и коэрцитивной силы. Для монокристаллических образцов состава BaFe10,5Mn1,5O19 намагниченность насыщения составила 237,3 кА/м, коэрцитивная сила – 1 Э при комнатной температуре.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Coey J.M.D. Permanent Magnets: Plugging the Gap. Scripta Materialia, 2012, vol. 67, pp. 524–529. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.04.036
Meshram M.R., Agrawal N.K., Sinha B., Misra P.S. Characterization of M-Type Barium Hexagonal Ferrite-Basedwide Band Microwave Absorber. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004, vol. 271, pp. 207–214. DOI: 10.1016/j.jmmm.2003.09.045
Ghasemi A., Morisako A. Static and High Frequency Magnetic Properties of Mn-Co-Zr Substituted Ba-Ferrite. Journal of Alloys and Compounds, 2008, vol. 456, pp. 485–491. DOI: 10.1016/j.jallcom.2007.02.101
Sharma P., Rocha R.A., Medeiros S.N., Hallouche B., Paesano Jr. A. Structural and Magnetic Studies on Mechanosynthesized BaFe12–xMnxO19. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, vol. 316, pp. 29–33. DOI: 10.1016/j.jmmm.2007.03.207
Sharma P., Rocha R.A., Medeiros S.N., Paesano Jr.A., Hallouche B. Structural, Mössbauer and Magnetic Studies on Mn-Substituted Barium Hexaferrites Prepared by High Energy Ball Milling. Hyperfine Interactions, 2007, vol. 175, pp. 77–84. DOI: 10.1007/978-3-540-85559-0_12
Gambino R.J., Leonhard F. Growth of Barium Ferrite Single Crystals. Journal of American Ceramic Society, 1961, vol. 44, no. 5, pp. 221–224. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1961.tb15364.x
Vinnik D.A. (Resistive Furnace for the Single Crystal Growth). Butlerov communications, 2014, vol. 39, pp. 153–154. (in Russ.)
Balbashov A.M., Egorov S.K. Apparatus for Growth of Single Crystals of Oxide Compounds by Floating Zone Melting with Radiation Heating. Journal of Crystal Growth, 1981, vol. 52, pt. 2, pp. 498–504. DOI: 10.1016/0022-0248(81)90328-6
Bugaris D.E., Loye H.-C. Materials Discovery by Flux Crystal Growth: Quaternary and Higher Order Oxides. Angewandte Chemie, International Edition, 2012, vol. 51, no. 6, pp. 3780–3811. DOI: 10.1002/anie.201102676
Shannon R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica, 1976, vol. A32, pp. 751–767. DOI: 10.1107/S0567739476001551
Vinnik D.A., Zherebtsov D.A., Mashkovtseva L.S. Growing Doped Barium Ferrite Single Crystals Using the Flux Method. Doklady physical chemistry, 2013, vol. 449, no. 1, pp. 39–40. DOI: 10.1134/S0012501613030044
Townes W.D., Fang J.H., Perrotta A.J. The Crystal Structure and Refinement of Ferromagnetic Barium Ferrite, BaFe12O19. Zeitschrift für Kristallographie, 1967, vol. 125, pp. 437–449. DOI: 10.1524/zkri.1967.125.125.437
Mou F.-Z., Guan J.-G., Sun Z.-G., Fan X.-A., Tong G.-X. In Situ Generated Dense Shell-Engaged Ostwald Ripening: A Facile Controlled-Preparation for BaFe12O19 Hierarchical Hollow Fiber Arrays. Journal of Solid State Chemistry, 2010, vol. 183, no. 3, pp. 736–743. DOI: 10.1016/j.jssc.2010.01.016
Pillai V., Kumar P., Multani1 M.S., Shah D.O. Structure and Magnetic Properties of Nanoparticles of Barium Ferrite Synthesized Using Microemulsion Processing. Colloids and Surfaces A, 1993, vol. 80, no. 1, pp. 69–75. DOI: 10.1016/0927-7757(93)80225-4
Watanabe K. Growth of Minute Barium Ferrite Single Crystals from a Na2O–B2O3 Flux System. Journal of Crystal Growth., 1996, vol. 169, pp. 509–518. DOI: 10.1016/S0022-0248(96)00436-8
Fu H., Zhai H.R., Zhang Y.C., Gu B.X., Li J.Y. Magnetic Properties of Mn Substituted Barium Ferrite. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1986, vol. 54–57, pp. 905–906. DOI: 10.1016/0304-8853(86)90307-0
Vinnik D.A. Zherebtsov D.A., Mashkovtseva L.S., Nemrava S., Semisalova A.S., Galimov D.M., Isaenko L.I., Niew R. Growth, Structural and Magnetic Characterization of Co- and Ni-substituted Barium Hexaferrite Single Crystals. Journal of Alloys and Compounds, 2015, vol. 628, pp. 480–484. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.12.124
Vinnik D.A. Semisalova A.S., Yakushechkina A.K., Nemrava S., Gudkova S.A., Zherebtsov D.A., Perov N.S., Isaenko L.I., Niewa R.. Growth, Structural and Magnetic Characterization of Zn-substituted Barium Hexaferrite Single Crystals. Materials Chemistry and Physics, 2015, vol. 163, pp. 416–420. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.07.059
Vinnik D.A., Tarasova A., Zherebtsov D.A., Mashkovtseva L.S., Gudkova S.A., Nemrava S., Yakushechkina A.K., Semisalova A.S., Isaenko L.I., Niewa R. Cu-Substituted Barium Hexaferrite Crystal Growth and Characterization. Ceramics International, 2015, no. 41, pp. 9172–9176. DOI: 10.1016/j.ceramint.2015.03.051
Vinnik D.A. Zherebtsov D.A., Mashkovtseva L.S., Nemrava S., Yakushechkina A.K., Semisalova A.S., Gudkova S.A., Anikeev A.N., Perov N.S., Isaenko L.I., Niewa R. Tungsten Substituted BaFe12O19 Single Crystal Growth and Characterization. Materials Chemistry and Physics, 2015, vol. 155, pp. 99–103. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.02.005
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met160204
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
