Mn-Al-C磁性纳米粒子的等离子体电弧法制备与表征

发布时间：2018-02-27 01:35

  本文关键词： Mn-Al-C 等离子体电弧法 磁性纳米粒子 微观形貌 矫顽力　出处：《大连理工大学》2010年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】： 本论文利用等离子体电弧法制备了MnAl系合金纳米粒子,并在400到600℃下对纳米粉体进行热处理,得到以铁磁性T相为主的磁性纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及振动样品磁强计(VSM),对样品的元素成分、相组成、微观结构和磁学性能进行表征。系统地研究了实验参数对样品的蒸发速率、成分偏差、粒径大小和磁学性能的影响,并对其影响机理进行分析讨论,以期得到最优实验参数。 研究发现纳米颗粒中Mn含量高于其在原始料块中的含量,而且含量差异随着蒸发时间延长而逐渐减少。料块的蒸发速率和纳米颗粒的尺寸都随着介质气氛中H2含量的增加而逐渐增大。H2对蒸发速率的增强作用主要归因于H2的高热焓和高热导率,以及电弧蒸发过程,在合金熔池中形成氢微气泡等原因。而蒸发速率的提高,导致了样品中颗粒尺寸的增大,例如在纯Ar气氛下制备的颗粒平均尺寸为35.2 nm,而在Ar：H2=60：40气氛下制备的为95.6 nm。C元素的添加,提高了粉体中ε相的生成量,表明C元素在等离子体电弧法制备过程中,可起到稳定ε相的作用。 扫描电镜和透射电镜照片显示,大多数纳米颗粒近似球状,表面光洁,且具有明显的壳／核结构。颗粒的“核”部分主要由Mn和Al的固溶体或(和)中间相组成；“壳”则主要由Al2O3组成,同时也含有少量锰氧化物。样品中存在的少量“蝌蚪状”纳米颗粒,则是通过气-液-固(VLS)机制生长而形成的。 在400℃温度下真空退火30分钟,纳米颗粒中的ε相开始转变为铁磁性T相。随着退火温度的升高,ε相的转变量增多,但同时,也有更多的T相开始分解和更多的非磁性稳定相(β-Mn,Mn3AlC等)出现。经500℃退火后,颗粒的平均直径由92 nm增加到105 nm,同时氧化物壳层增厚,由5 nm增加到约15 nm,这表明表层的氧化物壳层减弱了颗粒的烧结和长大现象。 尽管由于非磁性相(β-Mn,Mn3AlC等)以及表面氧化物层的存在,使得样品的饱和磁化强度较低,但在500℃退火后的样品中得到很高的矫顽力：5.6 kOe。高的矫顽力主要归功于合适的颗粒尺寸以及非磁性相的畴壁钉扎作用。
[Abstract]:In this paper, MnAl alloy nanoparticles were prepared by plasma arc method and treated at 400 ~ 600 鈩，

本文编号：1540587