哈斯勒合金的制备与表征

发布时间：2017-10-28 07:38

  本文关键词：哈斯勒合金的制备与表征

  更多相关文章： 半金属 哈斯勒合金 共沉淀 溅射法

【摘要】：X2YZ型哈斯勒(Heusler)合金是一种具有结构和物性的多样性的磁性功能材料,并以此受到广大科研工作者的重点关注。目前,多种哈斯勒合金的制备方法已经被普遍接受,比如高温氢气还原法、分子束外延、磁控溅射等。本论文采用可控性高,精确度好的磁控溅射法制备了 Co_2MnSi(以下简称CMS)薄膜;用工艺简单,成本低廉的共沉淀法制备了 Co_2FeAl合金颗粒。本论文首先采用磁控溅射法制备出了哈斯勒合金CMS薄膜。本部分首先研究了退火温度对CMS薄膜结构、磁性相关性能的影响。实验结果表明:薄膜在350 ℃下真空退火时,CMS薄膜没有结晶。当退火温度增加至400 ℃以上时,薄膜均实现了良好的(001)取向上的外延生长,CMS薄膜B2结构长程有序参数接近0.9,得到了纯净的B2结构取向度的样品。随着退火温度升高至650 ℃,CMS薄膜饱和磁化强度(Ms)的值增加至1029 emu/cm3,矫顽力(Hc)下降至27 Oe,电阻率逐渐降低。然后探究Co原子浓度变化对CMS薄膜结构、磁性相关性能的影响,结果表明:通过共溅射法制备的一系列不同Co原子浓度的薄膜样品的实际成分与预期所设计的成分没有大的偏差。CMS薄膜均取得了良好的(001)方向上的外延生长,薄膜取得了良好的B2结构取向度。随着薄膜中Co浓度的逐渐增加,(002)/(004)强度比从0.53下降至0.31,CMS薄膜B2结构的取向度逐渐下降。CMS薄膜的饱和磁化强度(Ms)的值从864下降至812 emu/cm3,矫顽力(Hc)的值从4增加到了 70Oe。在所有样品的曲线中,CMS薄膜的电阻率都是随着测量温度的降低而降低,随着Co原子浓度的增加,RRR的值从1.73(Co50MnSi)下降至1.39(Co70MnSi),半金属属性逐渐被破坏。其次,我们采用共沉淀法制备了 Co_2FeAl纳米颗粒,本部分首先研究了退火条件变化对颗粒结构及磁性的影响。实验表明:未经退火处理的样品没有结晶,退火后的样品形成了部分B2结构取向度。随着退火温度的升高,Co_2FeAl纳米颗粒中的杂质逐渐减少并消失,饱和磁化强度逐渐升高。在800 ℃条件退火的Co_2FeAl纳米颗粒纯净度较高,饱和磁化强度(Ms)=110emu/g,剩余磁化强度Mr=9.15emu/g,矫顽力Hc=130Oe。不同退火时间下得到的Co_2FeAl纳米颗粒均具有B2结构,随着退火时间的不断增加,饱和磁化强度的值逐渐增加,矫顽力的值逐渐减小。然后探究了 Co原子浓度的变化对颗粒结构和磁性的影响,实验结果表明:制备得到的一系列不同Co原子浓度的Co_2(1+x)Fe1-xAl1-x(x=0.0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)纳米颗粒的成分与预期设计的成分并无大的偏差。当x从0.0增大至0.2时,得到纯净度较高的Co-Fe-Al颗粒,颗粒的饱和磁化强度逐渐增大,矫顽力逐渐降低。当x继续增大至0.3和0.4时,颗粒的成分、饱和磁化强度和矫顽力均产生了一个大的变化。本部分最后探究混合溶液pH值变化对Co_2FeAl颗粒的结构和磁性的影响,实验结果表明:在所有样品中均形成了具有部分B2结构的Co_2FeAl纳米颗粒。pH为5-7时,纯净度较高。当pH值超过7且逐渐增加时,属于Co_2FeAl的衍射峰强度逐渐减弱。随着pH值的不断增加,饱和磁化强度的值呈现不断增大后减小,矫顽力的值呈现不断减小后增大的规律。在pH值为7时,饱和磁化强度最大,矫顽力较小的Co_2FeAl纳米颗粒。
【关键词】：半金属 哈斯勒合金 共沉淀 溅射法
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.27
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 引言14
• 1.2 哈斯勒合金简介14-16
• 1.3 哈斯勒合金的研究现状16-17
• 1.4 Slater-Pauling法则17
• 1.5 本课题的研究目的、意义和内容17-19
• 第二章 样品的制备与表征19-26
• 2.1 样品的制备19-21
• 2.1.1 超高真空磁控溅射法制备CMS薄膜19-20
• 2.1.2 共沉淀法制备Co_2FeAl纳米颗粒20-21
• 2.2 样品的表征方法及其原理21-26
• 2.2.1 X射线衍射仪(XRD)21-22
• 2.2.2 热重分析仪(TGA)22-23
• 2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)23-24
• 2.2.4 振动样品磁强计(VSM)24
• 2.2.5 电子探针质谱分析仪(EM)24
• 2.2.6 X射线光电子能谱分析(XPS)24-26
• 第三章 溅射法制备CMS薄膜的研究26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 退火温度的改变对CMS薄膜结构、磁性的影响26-30
• 3.2.1 不同退火温度下CMS薄膜样品的X射线衍射分析26-27
• 3.2.2 不同退火温度下CMS薄膜样品的磁性分析27-28
• 3.2.3 室温下不同退火温度的CMS薄膜的电阻率的研究28-30
• 3.3 Co原子浓度的变化对CMS薄膜的结构、磁性和性能的影响30-36
• 3.3.1 不同Co原子浓度的CMS薄膜500℃退火30 min后的X射线衍射图谱30-32
• 3.3.2 不同Co原子浓度的CMS薄膜500℃真空退火30 min后的磁性分析32-33
• 3.3.3 不同Co原子浓度的CMS薄膜的电阻率与实际测量温度谱图33
• 3.3.4 不同Co原子浓度CMS薄膜的各向异性磁电阻的研究33-36
• 第四章 共沉淀法制备Co_2FeAl纳米颗粒的研究36-50
• 4.1 引言36-37
• 4.2 不同退火条件下Co_2FeAl颗粒的制备、结构和磁性研究37-43
• 4.2.1 Co_2FeAl的制备及样品差热分析37-38
• 4.2.2 退火前和800℃退火后样品的XPS分析38-39
• 4.2.3 不同退火温度条件下Co_2FeAl颗粒的结构分析39-41
• 4.2.4 不同退火温度的Co_2FeAl纳米颗粒的磁性分析41-42
• 4.2.5 退火时间对Co_2FeAl纳米颗粒结构和磁性的影响42-43
• 4.3 不同Co原子浓度的Co_(2(1+x))Fe_(1-x)Al_(1-x)纳米颗粒的结构、磁性的影响43-47
• 4.3.1 不同Co原子浓度的Co_(2(1+x))Fe_(1-x)Al_(1-x)纳米颗粒的结构分析44-45
• 4.3.2 不同Co原子浓度的Co_(2(1+x))Fe_(1-x)Al_(1-x)纳米颗粒的磁性分析45-47
• 4.4 混合溶液的pH值对Co_2FeAl纳米颗粒的结构和磁性的影响47-50
• 4.4.1 混合溶液pH值的变化对Co_2FeAl纳米颗粒结构的影响47-49
• 4.4.2 混合溶液pH值的变化对Co_2FeAl纳米颗粒磁性的影响49-50
• 结论50-52
• 参考文献52-57
• 附录:研究生期间发表的论文57-58
• 致谢58

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王腾;;碳化铁(Fe_3C)的合成及磁特性[J];磁记录材料;1991年04期

2 张维婔,刘宜华,张连生,张林;居里温度和饱和磁化强度测量方法的研究[J];物理测试;1999年02期

3 许思勇,张永俐;Co/Pt多层膜的结构和饱和磁化强度[J];贵金属;2000年04期

4 李平云;操振华;陆海鸣;孟祥康;;纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度的尺寸依赖效应[J];南京大学学报(自然科学版);2009年02期

5 罗广圣,曾贻伟;Nd(Fe_(1-x)Co_x)_(10)V_2的M銉ssbauer谱[J];中国有色金属学报;2001年06期

6 尹晓英,王寅岗,唐宁,杨伏明;Y_2Fe_(17-x)Mn_x的结构和磁性[J];金属学报;1997年05期

7 ;一种稳定的碳质有机磁铁[J];化学通报;1993年04期

8 张雅静,王治,程力智,赵恒和,杨洪才,何开元;Fe_(83)Nb_6B_(11)合金的饱和磁化强度和有效各向异性[J];材料研究学报;2001年04期

9 卢正启,李佐宜,郑远开;SmTbFeCo磁光记录材料温度特性的平均场理论研究[J];磁性材料及器件;1997年03期

10 姜恩永,王合英,刘明升;对向靶溅射高炮和磁化强度(Fe,Ti)-N薄膜[J];真空科学与技术;1998年02期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 周严;赵淼;刘倩;杨春元;郝延明;;Dy_2AlFe_(16-x)Mn_x化合物的饱和磁化强度和居里温度[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

2 安康;胡季帆;秦宏伟;张玲;宋鹏;;非晶和纳米晶丝中巨磁阻抗效应的计算模拟[A];第四届全国磁性薄膜与纳米磁学会议论文集[C];2004年

3 王丽丽;宫杰;郑伟涛;宗占国;;Fe-N薄膜结构及磁学、光学性质研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 安龙亮;铁氧体的制备及其磁介电复合材料性能的研究[D];陕西师范大学;2015年

2 刘军;高饱和磁化强度超、顺磁性锌铁素体的制备及其生成机理的原位研究[D];扬州大学;2015年

3 康泽威;哈斯勒合金的制备与表征[D];湖北大学;2016年

4 达木林扎布;稀土—过渡族金属间化合物Nd_(3-y)Pr_yFe_(29-x)Ti_x(y=2,1.3≤x≤1.8)的结构与磁性研究[D];内蒙古师范大学;2016年

5 昝芬莲;CoFe_2O_4基复合材料的水热制备与磁性研究[D];安徽大学;2014年

6 常安;LDHs单一前驱体法制备高饱和磁化强度CoFe合金纳米粉体的研究[D];北京化工大学;2009年

，

本文编号：1107294