Co-Ni-Ga和Co-Ni-Sn三元合金的制备.docxVIP

PAGE II Co-Ni-Ga和Co-Ni-Sn三元合金的制备 本工作欲以制备具有磁性的Heusler合金材料。以乙二醇作为还原剂和溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂和控制剂采用水热法制备出单相的Co-Ni二元合金，并在此基础上，用水热法制备Co-Ni-Ga和CO-Ni-Sn三元合金。利用XRD和SEM对样品进行表征和形貌观察并通过EDS分析对样品进行成分分析。 由于乙二醇的还原性较弱，在本实验条件下不能还原镓和锡的盐，因此本实验采用乙二醇还原钴和镍的盐并分别加入镓和锡的单质在高温高压下进行反应。研究发现二元合金颗粒大小在300纳米左右；Co-Ni-Ga三元合金中镓的含量与反应时间有关，颗粒大小不均匀，大致在几百纳米到2微米之间; CO-Ni-Sn三元合金颗粒为纳米级。 1.1磁性材料 1.1.1简介 磁性材料通常是指具有较强磁性的材料，是最古老的功能材料之一。工业上最早应用的磁性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪60年代起，非晶软磁材料、纳米软磁材料、稀土软磁材料等高性能磁性材料相继出现。磁性材料具有能量转换、储存或改变能量状态的功能，是重要的功能材料。 1.1.2 磁性材料的性能参数 磁化强度（M）：单位体积磁性材料内各磁矩的矢量和 磁感应强度（B）：在外磁场作用下，磁性材料内部原子磁矩有序排列还将产生一个附加磁场。外加磁场与附加磁场的总和称为磁感应强度。 磁导率（μ）：磁感应强度与磁场强度的比，即 B/H 矫顽力（Hc）:铁磁体达到磁化饱和后，使它的磁化强度或者磁感应强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力。 剩磁（Mr或Br）：铁磁体达到磁化饱和后，去掉外磁场，在磁化方向保留的磁化强度或磁感应强度称为剩余磁化强度或剩余磁感应强度，即剩磁。 磁损耗（W）：软磁材料在磁化和反磁化的过程中所损失的能量。 磁能积（BH）：磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度，数值为磁感应强度和磁场强度的乘积。 1.2 Heusler合金 1.2.1 简介 Heusler合金是一类金属间化合物，它首先是由F.Heulser在1903年发现的。当时他发现Cu2MnAl里中的元素都是非磁性元素，但是这个化合物却呈现出铁磁性。现在我们已经发现了上千种类似的金属间化合物，而且这类化合物仍然是研究的热点，这类化合物的越来越多的性质也正在被研究者们发现。 1.2.2 Heusler合金的结构 Hesler合金是一种高度有序的金属间化合物，一般分子式为X2YZ，具有立方L21结构，由四个面心立方晶格嵌套而成，属于Fm3m空间群。X多为贵重金属元素或过渡族金属元素，Y为另一种过渡金属或者稀土金属元素，Z为Ga、Sn、Al、In等s-p元素。高度有序是指多种原子按照一定晶格点阵，占据各自特有位置而形成的有序结构。在Wyckoff坐标中，X元素原子占据（0,0,0）和（12，1 如图1.1-1所示。若忽略原子种类的差别可将其看作是体心立方结构；考虑原子种类后，X原子占据体心结构的顶角位置，另外两种原子分别交叉占据相邻八个体心单元的体心位置，形成各自的四面体结构，这即是传统的L21结构的Heusler合金。严格来说，这种化合物不应称之为合金 L21 结构是Co基H 图1.2-1 1.2.3 Heusler合金的性质 组成Heusler合金的元素都是非磁性元素，但是整个化合物却呈现出铁磁性，不仅如此，Heusler合金还具有丰富的物质特性,如半金属性质、磁致伸缩、超顺磁、马氏体相变、铁磁形状记忆效应、超导相变、巨磁阻、金属半导体转变等,在新型材料开发中极具应用价值,现已成为材料科学研究领域的重要内容。 1.3本课题研究的内容和意义 近年来，磁性材料特别是Heusler合金越来越受到研究者们的重视，过渡族金属合金相对于铁氧体材料具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力，在发电、电动机、变压器、继电器和镇流器中有广泛的应用，其功能主要是能量、信息的转换、传输和存储。 磁性合金颗粒的制备方法有很多，例如球磨法、溅射法、压力诱导法等。然而利用液相法的实验反应成本低，对实验设备要求不高且工艺简单，产物分散性好，杂质少。所以我们采用水热法制备二元和三元合金颗粒，并对产物进行表征和观察。这将对Heusler合金材料的研究和开发提供依据。 本论文的主要内容有： 水热法制备Co2Ni合金颗粒：使用乙二醇作为还原剂和溶剂，还原钴和镍的醋酸盐，用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，通过改变反应时间制备Co2 水热法制备Co2NiGa合金颗粒：使用乙二醇作为还原剂和溶剂，还原钴和镍的醋酸盐,同时加入镓单质，用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，通过改变反应时间制备Co2 水热法制备Co2NiSn合金颗粒：使用乙二醇作为还原剂和溶剂，还原钴和镍的醋酸盐,同时加入锡单