Регистрация / Вход
Прислать материал

Закономерности формирования структуры и магнитных свойств комплексных оксидов [Fe–O]–α-Fe–Gd2O3, полученных методами механоактивации

ФИО: Сергеенко Ю. В.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: ст. преп. Салихов Сергей Владимирович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Физического материаловедения

Академическая группа: МФ-09-1

В ряду магнитных материалов особое положение с точки зрения потенциальных приложений занимают материалы на основе оксидов железа. Например, изучение реакций биоминерализации привлекло внимание исследователей с точки зрения перспектив их применения в медицине. Наиболее близкими к своей практической реализации применениями наночастиц оксидов железа являются их применения для изготовления контрастных материалов для МРТ, материалов для магнитогипертермии злокачественных опухолей, магнитоуправляемой адресной доставки лекарств. Магнитные свойства чистых оксидов железа могут быть улучшены посредством легирования, в том числе, в результате добавления оксидов редких металлов, таких как Gd, Dy, Sm, а также путём совершенствования технологий их получения. В качестве технологии легирования нами была выбрана механоактивация.

В свете вышесказанного целью настоящей работы было исследование закономерностей формирования фазово-структурного состояния и магнитных свойств наноструктурированных композиционных материалов на основе оксидов системы [Fe–O]–α-Fe–Gd2O3, синтезируемых методами высокоэнергетического измельчения (механоактивации).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Синтез наноструктурированных композиционных материалов методом высокоэнергетического измельчения.

2. Термообработка синтезированных методом механоактивации материалов.

3. Проведение комплексного анализа полученных порошков с помощью различных методов.

4. Установление связи между фазово-структурными характеристиками наноструктурированных порошков на основе оксидов системы [Fe–O]–α-Fe–Gd2O3 и их магнитными свойствами.

В результате проведенных комплексных исследований методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифракции, мёссбауэровской спектроскопии и магнитных измерений установлены закономерности формирования структуры и магнитных свойств порошков Fe3O4 – 50% α-Fe – х% Gd2O3 и Fe2O3 – 50% α-Fe – х% Gd2O3, где х = 0, 3, 5 и 10, в процессе высокоэнергетического измельчения и последующего отжига.

Определены режимы получения и составы порошков оксидов систем [Fe-O] – α-Fe – Gd2O3, обладающих наибольшими магнитными свойствами, а именно, магнитное твердение порошков указанных систем наблюдается после их кратковременной (в течение 30 мин) термообработки в атмосфере аргона в интервале температур 300–400°C и связано с кристаллизацией образующейся в процессе механоактивации аморфной фазы и формированием наноструктурированного состояния с кристаллитами основных магнитных фаз, размеры которых меньше 20 нм.

Изотермический отжиг при температурах выше 500°C приводит к полной кристаллизации аморфной фазы, трансформации магнетита Fe3O4 в вюстит FeO, при одновременном уменьшении доли фазы α-Fe, огрублению микроструктуры и соответствующему резкому снижению коэрцитивной силы и намагниченности насыщения порошков.

На порошках композиционной системы Fe2O3 – α-Fe – Gd2O3 обнаружено аномальное (с 90 до 120 А·м2/кг) возрастание остаточной удельной намагниченности после отжига в интервале температур 300–400°C, природа которого пока не установлена, однако указывает на возможность дальнейшего улучшения гистерезисных свойств порошков на основе комплексных оксидов.