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无序前驱体在FePt基纳米复合磁体L10相形成中的作用 | MDPI Magnetochemistry |
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论文题目：Role of Disordered Precursor in L10 Phase Formation in FePt-Based Nanocomposite Magnet
期刊：Magnetochemistry
作者：Alina Daniela Crisan,Ioan Dan and Ovidiu Crisan
发表日期：14 November 2021
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文章导读
纳米复合FePt基磁体作为一种新型的永磁体，由于其高耐腐蚀性和高工作温度而备受关注。本文通过合成Fe-Pt-Zr-B熔纺合金，研究无序前驱体对形成FePt复合体的L10相的作用及其在退火过程中的相演变。来自罗马尼亚国立材料物理研究所的Ovidiu Crisan博士团队结合X射线衍射和穆斯堡尔谱，监测了硬磁L10相从无序到有序的过程，测量出退火过程中每个晶相的准确定量数据。研究结果表明，无序前驱体有助于硬磁相的形成，可以在较高退火温度下增加L10相的丰度。磁性测量结果也证实了这些合金在矫顽力和剩磁方面具有良好的性能。
研究内容
良好磁性的FePt磁性合金通常具有硬-软磁性结构。为了最大化实现这种相结构，必须通过添加硼等其他元素来调节初始成分[1]。将硼元素引入到FePt基金属合金中，可以形成无序的金属间化合物前驱体。经过适当的退火后[2]，该前驱体可在硬磁相和软磁相中发生转变。通过这种方式，使磁性合金退火后具有良好分散纳米尺寸晶粒的相和适当硬-软排列。其他研究人员已经采用了软磁相和硬磁相的排列方式来改善硬磁性能[3]。有报道使用大量非平衡合成方法制备和表征此类三元Fe-Pt-B合金，以获得层状结构，如薄膜和多层膜，以及大块合金，如熔纺带[4-6]。
本文采用XRD和穆斯堡尔光谱法研究了薄带的铸态，铸态Fe65Pt15Zr3B17样品的X射线衍射图显示出非常宽的布拉格线。谱线宽展宽表明，该合金结构中存在明升手机无序。图1显示了MAUD软件拟合的X射线衍射图，表明这种结构可能是适当结晶处理后形成FePt和硼铁相的前驱体。
图1. MAUD软件拟合的铸态Fe65Pt15Zr3B17样品的X射线衍射图。
铸态样品的300K和77K穆斯堡尔谱 (图2) 显示出宽磁六重态，这是富铁非晶带中典型的铁环境分布铁。光谱的形状证实了XRD结果，也证实了A1相是明升手机无序的。
图2. 铸态Fe65Pt15Zr3B17样品的300K和77K穆斯堡尔谱。
退火样品的X射线图如图3所示。随着退火温度的升高，晶格参数变化不大，与L10相的四方性或有序度相关的有序参数c/a稳步增加。样品中每个晶相的精细参数如表1所示。
图3. Fe65Pt15Zr3B17样品在铸态以及在不同温度下退火时的X射线衍射图。
表1. 铸态和退火态Fe65Pt15Zr3B17样品的晶格参数、有序参数和晶粒尺寸。
图4中展示了三个经过退火处理的Fe65Pt15Zr3B17样品用穆斯堡尔谱和拟合确定的子谱。通过拟合获得的所有超精细参数如表2所示。获得的HF参数与文献[7]中手机版的结果以及从铸态样品调查中获得的结果一致。
图4. Fe65Pt15Zr3B17样品的穆斯堡尔谱。
表2. 拟合穆斯堡尔谱得到的超精细参数。
总结
实验结果表明，通过适当的退火，能够获得硬L10 FePt和软A1 FePt以及硼化物磁相的混合物。退火过程中，明升手机无序铸态前驱体硬磁相的形成是渐进的，700°C下退火的合金具有最优性能。这些发现为未来利用此类合金合成永磁体提供了一定的实验依据。
参考文献
1. Von Haeften, K.; Binns, C.; Brewer, A.; Crisan, O.; Howes, P.B.; Lowe, M.P.; Sibbley-Allen, C.; Thornton, S.C. A novel approach towards the production of luminescent silicon nanoparticles: Sputtering, gas aggregation and co-deposition with H2O. Eur. Phys. J. D 2009, 52, 11–14.
2. Crisan, A.D.; Crisan, O. Direct formation of L10 FePt in as-cast FePt-based magnetic nanocomposite ribbons without post-synthesis annealing. J. Phys. D Appl. Phys. 2011, 44, 365002.
3. Pietrusiewicz, P.; Nabialek, M.; Jez, B. Evolution of the structural and magnetic properties of bulk Fe61Co10B20W1Y8−XPtx alloys through the partial substitution of Pt for Y. Materials 2020, 13, 4962.
4. Ma, D.G.; Wang, Y.M.; Li, Y.H.; Umetsu, R.Y.; Ou, S.L.; Yubuta, K.; Zhang, W. Structure and properties of nanoporous FePt fabricated by dealloying a melt-spun Fe60Pt20B20 alloy and subsequent annealing. J. Mater. Sci. Technol. 2020, 36, 128–133.
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7. Goto, T.; Utsugi, H.; Watanabe, K. Mössbauer study of permanent magnets Fe-Pt. Hyperfine Interact. 1990, 54, 539.
原文出自Magnetochemistry 期刊
Crisan, A.D.; Dan, I.; Crisan, O. Role of Disordered Precursor in L10 Phase Formation in FePt-Based Nanocomposite Magnet. Magnetochemistry 2021, 7, 149.
Magnetochemistry 期刊介绍
主编：
Carlos J. Gómez García, Universidad de Valencia, Spain
期刊主要覆盖磁性的所有领域，特别关注磁性材料的设计、合成、表征及其结构和性质关系的研究。
2020 Impact Factor：2.193
5-Year Impact Factor：2.313
Time to First Decision：12.3 days
Time to Publication：38 days
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