11497

10560

كارشناسي ارشد

فيزيك

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده فيزيك

1395

[هشت]، 103ص.: مصور

پرويز كاملي

حسين احمدوند

هادي سلامتي، اسماعيل عبدالحسيني سارسري

1395/07/14

فيزيك

ID10560

چكيده فريتهاي اسپينلي كاربردهاي زيادي در هستههاي مغناطيسي فروسيالها و حسگرها دارند بهينه كردن مغناطش اشباع و رسيدن به مقدار ميدان وادارندگي مناسب در فريتها موضوع كليدي است فريتهاي اسپينلي با فرمول عمومي 4 M Fe 2O نشان داده ميشوند كه در جاي M كاتيونهايي مانند Ni Zn Cu Mn و Co قرار ميگيرند ويژگيهاي مغناطيسي فريتهاي اسپينلي به توزياع كااتيون در ساختار اسپينلي وابسته است بسياري از محققان ويژگيهاي مغناطيسي فريت نيكل با آاليشهاي مختلف را مورد بررسي قرار دادهاند فريت نيكل آاليشيافته به سبب بهبود ويژگي مغناطيسي براي كاربردهاي صنعتي و پزشكي مناسب هستند با توجه به آنچه گفته شد در اين تحقيق باه بررساي ويژگاي هاي ساختاري و مغناطيسي فريت نيكل با آاليش همزمان Zn Cr با فرمول عماومي 4 Ni1 xZnxFe2 xCrxO و باا مقاادير 7 1 و 5 1 و 1 1 و 2 1 و 3 1 و 1 x پرداخته شده است براي بررسي دقيقتر به طور جداگانه نمونههاي 4 Ni1 xZnxFe2O و 4 NiFe2 xCrxO با مقادير 7 1 و 5 1 و 1 1 و 3 1 و 1 x نيز مورد بررسي قرار گرفته است اثر آاليش Zn و Cr بر ويژگيهاي سااختاري و مغناطيساي نمونهها توسط پراش پرتوي ايكس XRD ميكروسكوپ الكتروني SEM و مغناطش سانج ارتعاشاي VSM انجاام شاده اسات نمونهها با استفاده از نرم افزار MAUD مورد بررسي قرار گرفت و باا اساتفاده از ايان نارمافازار مقاادير ثابات شابكه و پاارامتر موقعيات اكسيژن براي بهدست آوردن توزيع كاتيون بهدست آمد تصاوير SEM نشان دادهاند كه ذرات در محدوده نانو قارار دارناد مغنااطش اشباع نمونههاي 4 NiFe2 xCrxO با افزايش آاليش كاهش مييابد و ميدان وادارندگي روند منظمي ندارد و بيشترين مقادار را در نموناه 7 1 x با 365 Oe داراست در حالي كه در نمونههاي 4 Ni1 xZnxFe2O با افزايش آالياش تاا 1 1 x مغنااطش اشاباع افازايش و باراي مقادير بيشتر كاهش مييابد همچنين ميدان ودارندگي با افزايش Zn كاهش مييابد باا مقايساه رفتاار مغناطيساي ايان ساه گاروه نموناه مشاهده شد كه رفتار مغناطيسي نمونههاي 4 Ni1 xZnxFe2 xCrxO بسيار شبيه نمونه هاي 4 Ni1 xZnxFe2O است كه ميتوان باه نقاش غالب يون غير مغناطيسي Zn در مقايسه با Cr نسبت داد در بخش ديگري از اين پژوهش به اثر دماي پخت بر ويژگايهااي سااختاري و مغناطيسي نمونههاي 4 Ni1 xZnxFe2 xCrxO در دو دماي 611 C و 1113 پرداخته شده است در اين بررسي رفتار سااختاري نموناههاا با استفاده از نرم افزار Full prof براي بهدستآوردن ثابت شبكه و توزيع كاتيون استفاده شدهاست نسبت شدتهااي 022 I 022 I باا و 224 I 222 I افزايش دماي پخت تغيير كرده است كه نشاندهنده تغيير توزيع كاتيون است همچنين با افزايش دماي پخت اندازه ذرات و ثابت شابكه افزايش مييابد نتايج VSM نشان ميدهد كه مغناطش اشباع با افزايش دما افزايش مييابد كاه علات آن را مايتاوان باه انادازه ذرات و بازتوزيع كاتيونها نسبت داد همچنين به علت بازتوزيع كااتيوني در دمااي 611 C مغنااطش اشاباع نموناههاا باا افازايش مقادار Zn Cr كاهش مييابد بهطور كلي با افزايش دما ميدان وادارندگي كاهش مييابد اما مشاهده شده كه ميدان وادارندگي تا مقدار 1 1 x كاهش و براي مقادير بيشتر افزايش مييابد كلمااات كلياادي 3 فرياات نيكاال 2 آاليااش همزمااان 1 Zn Cr توزيااع كاااتيون 4 مغناااطش اشااباع و مياادان وادارندگي

011Effects of Zn Cr Substitution on the Structural and Magnetic Properties of Ni1 xZnxFe2 xCrxO4 Ferrites Shiva Karimi Shiva karimi@ph iut ac ir Date of Submission 2016 04 27 Department of Phisics Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Parviz Kameli kameli@cc iut ac irAbstract Spinel ferrites have many applications in magnetic cores ferrofluids and sensors Obtaining improvedsaturation magnetization MS and reasonable values of coercivity HC forms the key objective in researchon these ferrites Ferrites with spinel structure represented with general formula MFe 2O4 where M isdivalent metal ion such as Mn Cu Zn Co Ni Magnetic properties of spinel ferrites depend on cationdistribution in spinel structure Many researchers have focused on the magnetic properties of nickel ferrites doped with metal ions thatprovide improved magnetic properties for industrial and medical applications In this thesis Cr and Zn substituted nickel ferrites general formula Ni1 xZnxFe2 xCrxO4 x 0 0 1 0 3 0 5 0 7 were preparedusing the sol gel auto combustion method For precise analysis the Ni1 xZnxFe2O4 and NiFe2 xCrxO4 x 0 0 1 0 3 0 5 0 7 samples were also checked individually The effects of Cr and Zn doping on thestructural morphological and magnetic properties of the samples were evaluated by X ray diffraction XRD scanning electron microscopy SEM and vibrating sample magnetometer VSM The full patternfitting of Rietveld method using MAUD program confirmed the crystalline structure and phase purity of allthe ferrites SEM images showed that the particles were in the nanosize range VSM results revealed thatthe values of MS in the NiFe2 xCrxO4 samples decreased and HC had no regular behavior with increasing Crcontent The maximum value of HC 165 Oe was obtained for a Cr content of x 0 7 On the other hand saturation magnetization values initially increased in both the Ni1 xZnxFe2 xCrxO4 and Ni1 xZnxFe2O4samples with changing the doping level up to x 0 3 while for further content M S decreased In addition HC decreased with increasing doping level In the other part of thesis the effects of sintering temperatureson structural and magnetic properties of Ni1 xZnxFe2 xCrxO4 samples were studied Samples were thermallytreated at two temperatures of 600 and 1000 C Rietveld method from fitting XRD data was employed toobtain cation distribution of samples The integrated intensity ratios I 220 I222 and I220 I422 analysis indicatedchanges in the cation occupancy with sintering temperature As expected the mean particle size increasedwith sintering temperatures VSM results showed that saturation magnetization increased with increasing ofsintering temperature The increments of saturation magnetization with sintering temperature could berelated to particle size and cation redistribution Also saturation magnetization reduced with increasing ofZn Cr doping level x at 600 0C sintering temperature It is related to cation redistribution Generally withincreasing sintering temperature HC decreased But it is observed that HC values decreased for the dopinglevel of x 0 3 while for further content Hc increased with increasing sintering temperature Keywords Nickel ferrites Cr and Zn substituted cation distribution saturation magnetization andcoercivity

پرويز كاملي

حسين احمدوند

هادي سلامتي، اسماعيل عبدالحسيني سارسري