不同烧结方式对锶铁氧体中La3+迁移机制的影响研究

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M型永磁铁氧体由于具有较大的磁晶各向异性,相对较大的可磁化性,较高的居里温度,较低的磁化温度及高的化学稳定性等特点,一直被广泛用作永磁材料。在永磁铁氧体磁性材料研究领域中,离子取代是目前研究高性能永磁铁氧体行之有效的方法之一,但是大多数研究人员都侧重于探索离子取代对锶铁氧体永磁材料磁性能的影响,对于离子取代迁移过程及机制鲜有研究,本课题试图通过人为制造两种不同锶铁氧体(含镧与不含镧),经充磁成型形成明显界面,再经高温烧结获得可观察界面离子迁移的样本,采用X射线荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射仪(XRD)对含镧面(SM-7)到不含镧面(SM-6)剖面离子迁移及磁畴取向分布进行跟踪,以探究La3+离子取代的作用机制。同时在烧结过程中分别采用传统烧结和微波烧结两种方式,以探讨微波烧结对锶铁氧体永磁材料中离子迁移的影响,为微波烧结工艺制备高性能锶铁氧体永磁材料提供理论基础。通过研究,得到以下主要结论:(1)本文引入一种极图分析的方法(三维极图)来表征样品的晶粒取向程度。研究不同迁移程度时铁氧体晶粒沿易磁化轴取向的情况,并得到取向与迁移程度的关系。实验发现三维极图(简称3D极图)能够直观地显示出晶粒沿易磁化轴的取向分布,3D极图是一种相对方便和精确的织构表征方法。(2)证实了锶铁氧体材料在传统烧结过程中La3+发生了界面迁移,镧离子取代促进了晶粒沿易磁化轴的优先取向。传统烧结的锶铁氧体材料中从含镧面SM-7面到不含镧面SM-6面La3+离子浓度呈现逐渐降低的趋势,表明高温传统烧结过程中La3+发生了界面迁移,证实了稀土离子La3+所发生的取代Sr离子的作用。随着烧结温度的升高,样品中离子迁移程度增强,样品的取向程度显著增大。3D极图表明试样的取向度越好,极图在=0°处越突起,表面越光滑,扁平部分杂峰越少。(3)微波烧结促进了锶铁氧体材料在烧结过程中的物质迁移。微波烧结由于微波的―非热效应‖,在微波场中的离子迁移扩散能力显著增强,晶粒溶解析出和重排都能迅速进行,在a界面处微波烧结的样品要比传统烧结的镧含量高,1245℃和1100℃制备的样品镧含量分别相对传统烧结增大了23.25%和13.05%,表明微波烧结工艺促进了烧结过程中镧离子的迁移。3D极图显示距离界面不同位置微波烧结试样的峰强极大值依次比传统烧结升高了20%、100%,并且平滑的部分杂峰少,表明相同烧结温度下微波烧结制备的样品的取向度要优于传统烧结制备的样品。
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