Вплив температури на структурні та магнітні властивості наночастинок феритів системи NixCo1 – xFe2O4

Abstract

В роботі однофазні порошки феритів системи NixCo1 – xFe2O4 було синтезовано методом золь-гель за участі автогоріння. Виявлено, що середній розмір областей когерентного розсіювання отриманих порошків не перевищує 62 нм. Встановлено залежності параметра ґратки, Х-променевої густини та площі питомої поверхні порошків феритів від вмісту нікелю. Параметр елементарної ґратки а зменшується лінійно з ростом концентрації нікелю за рахунок меншого його йонного радіусу. Після відпалу за температури 1300 °С феритових порошків, спресованих у формі тороїда під тиском 3,3·108 Па, Х-променеві дослідження показали, що отримано кільця з тільки однією фазою, що відповідає кубічній структурі шпінелі просторової групи Fd3m. Отримано залежність початкової магнітної проникності від ступеня заміщення катіонів кобальту катіонами нікелю. Виявлено, що розмір кристалітів має суттєвий вплив на магнітні властивості досліджуваних зразків. Зі зменшенням розміру кристалітів нікель-кобальтових феритів знижується температура Кюрі. Внаслідок посилення суперобмiнної А-В взаємодiї з ростом параметра х відбувається збільшення температури Кюрі. Показано, що чим менші частинки за розмірами, тим більшою є товщина поверхневого шару кристалітів зі значними порушеннями магнітної структури.

В работе однофазные порошки ферритов системы NixCo1 – xFe2O4 было синтезировано методом золь-гель с участием автогорения. Обнаружено, что средний размер областей когерентного рассеяния полученных порошков не превышает 62 нм. Установлены зависимости параметра решетки, Х-лучевой плотности и площади удельной поверхности порошков ферритов от содержания никеля. Параметр элементарной решетки а уменьшается линейно с ростом концентрации никеля за счет меньшего его ионного радиуса. После отжига при температуре 1300 °С ферритовых порошков, спрессованных в форме тороида под давлением 3.3·108 Па, Х-лучевые исследования показали, что получено кольца с только одной фазой, которая соответствует кубической структуре шпинели пространственной группы Fd3m. Получена зависимость начальной магнитной проницаемости от степени замещения катионов кобальта катионами никеля. Выявлено, что размер кристаллитов оказывает существенное влияние на магнитные свойства изучаемых образцов. С уменьшением размера кристаллитов никель-кобальтовых ферритов снижается температура Кюри. Вследствие усиления суперобменного А-В взаимодействия с ростом параметра х происходит увеличение температуры Кюри. Показано, что чем меньше частицы по размерам, тем больше толщина поверхностного слоя кристаллитов со значительными нарушениями магнитной структуры.

In work ferrite single phase ferrite powders of systems NixCo1 – xFe2O4 were synthesised using sol-gel technology with participation of auto-combustion. It was found that the average size of coherent scattering regions not exceeding 62 nm. The dependences of the lattice parameter, X-ray density and specific surface area of the ferrite powders from nickel content were found. The unit cell parameter a decreases linearly with the nickel concentration due to smaller ionic radius of nickel. After annealing at a temperature of 1300 °C of ferrite powders, which were pressed in the form of toroid at pressure of 3.3·108 Pa, X-ray analysis showed that the received rings are single phase with the cubic structure of spinel space group Fd3m. Dependence of the initial permeability from the degree of substitution of cobalt cations on nickel cations is obtained. It is revealed that the crystallite size has a significant influence on the magnetic properties of the samples. With decreasing of crystallite size of nickel-cobalt ferrite Curie temperature decreases. Because of strengthening of the A-B exchange interaction the increase the Curie temperature occurs with increasing parameter x. It is shown that the smaller the particle size, the greater the thickness of the surface layer with significant violations of magnetic structure.