Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) خلیل ا... قیصری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Mohseni
حسین محسنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluation of Structure and Magnetic Properties of Ni-Cu-Zn Nanostructured Ferrite Prepared by Glycine-Nitrate Auto-Combustion Synthesis
In this study, Ni-Cu-Zn ferrites with the chemical composition of Ni 0.5 Cu x Zn 1-x Fe 2 O 4 (where x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) were synthesized by glycine nitrate process using glycine as a fuel and nitrate as an oxidizer. Thermo gravity analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), LCR-Meter methods were employed for characterization of thermal analysis, microstructure analysis, magnetic, electromagnetic and dielectric properties, respectively. Qualitative and quantitative phase analysis, structural parameter beside cation distribution were done by Panalytical X'pert Highscore Plus, Crystal Impact Match, Material Studio, and MATLAB as well as OriginPro Softwares, respectively. Due to heat treatment, non-Spinel phases were disappeared. To find out the optimize temperature, Ni 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 powders were calcined at different temperatures. The as-received powders calcined at 1000 ?C for 2 hours and cooled down in furnace. The calcined powders were characterized by X-ray diffraction technique. It was revealed that the combustion reaction was extremely exothermic and occurred between 220 to 227 ?C. Characteristics of as-synthesized powders by X-ray diffraction technique gave evidence to the presence of Zinc Oxide, Iron Oxide, Ni, and other impurity along with spinel structure. The least impurity level belonged to Ni 0.5 Cu 0.2 Zn 0.3 Fe 2 O 4 More specifically, it consisted 12.1 wt. % Ni. clusters containing numerous pores associated with large amount of gases released during the combustion synthesis. In the meantime, clusters were 20 to 40 nm large. X-ray diffraction patterns revealed that Ni-Cu-Zn ferrite powders with spinel structure were been successfully formed in each specimen. Saturation magnetization and permeability increased by the increasing of copper content up to x=0.1 and then decreased. On the other hand, coercivity constantly increased as Cu content increased. Dielectric pattern was indicative of reduction in dielectric constant as well. The single semi-circle in Nyquist curve was appeared as a result of grain boundary effect. Contrary to this, semi-circle for the effect of grain was not observed due to the difference between dielectric behavior of grain and grain boundary. Keywords Glycine nitrate auto combustion process, Ni-Cu-Zn ferrite, Nanocrystalline, magnetic properties
در این پژوهش، فریت نیکل- مس- روی با ترکیب شیمیایی Ni 0.5 Cu x Zn 0.5-x Fe 2 O 4 (5 / 0 ،4 / 0 ،3 / 0 ،2 / 0 ،1 / 0 ،0x = ) با به‌کارگیری فرایند سنتز احتراقی گلیسین- نیترات تولید شد. در این فرایند، از گلسین به‌عنوان سوخت و از نیترات‌های فلزی به‌عنوان اکسنده استفاده شد. برای مشخصه یابی و ارزیابی محصول از تکنیک ها و روش های توزین حرارتی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، مغناطش سنج نمونه مرتعش و دستگاه ظرفیت-القا-مقاومت سنج به ترتیب برای انجام ؛ آنالیز حرارتی، شناسایی ساختار فازی، مطالعه ریزساختار و مورفولوژی، ارزیابی مغناطیسی و دی الکتریک-الکترومغناطیس استفاده شد. آنالیزهای جامع فازی نیز بر روی نمونه های مختلف به انجام رسید. به این منظور از پنج نرم افزار مستقل استفاده شد. آنالیز کیفی فازی به کمک نرم افزار Panalytical X'pert Highscore Plus، آنالیز کمی به کمک نرم افزارCrystal Impact Match ، تعیین شاخصه های ساختاری به کمک نرم افزار Material Studio و توزیع کاتیونی به کمک نرم افزارهای Origin pro و MATLAB صورت گرفت. . به منظور حذف ناخالصی ها در محصول، از روش عملیات حرارتی بر روی پودرهای تولید شده استفاده شد. ابتدا، دمای عملیات حرارتی بهینه برای ترکیب Ni 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 تعیین شد و سپس تمام نمونه ها در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت، عملیات حرارتی شدند. شناسایی ساختار فازی پودرها پس از عملیات حرارتی، با تکنیک پراش پرتوی ایکس انجام شد. نتایج نشان داد که واکنش احتراقی در دمای 220 تا 227 درجه سانتیگراد به وقوع پیوسته است. ارزیابی و شناسایی ساختار فازی پودرهای تولید شده از سنتز احتراقی نشان داد که علاوه بر ساختار بلوری اسپینل، فازهای اکسید آهن، اکسید روی و فاز فلزی نیکل نیز در پودر تولید شده وجود دارد. در بین پودرهای تولید شده، ترکیب Ni 0.5 Cu 0.2 Zn 0.3 Fe 2 O 4 کمترین میزان ناخالصی ( Ni و wt.% 1 / 12) را نشان داد. به کمک بررسی‌های ریز ساختاری، توده‌های متخلخل با حفرات داخلی فراوانی مشاهده شد که از پیوستگی ذرات اولیه با اندازه ای در حدود 40-20 نانومتر تشکیل شده بودالگوهای پراش پرتوی ایکس و تحلیل آن ها نشان داد که ساختار اسپینل با موفقیت در همه نمونه‌ها تولید شده است. نتایج ارزیابی های مغناطیسی و الکترومغناطیسی نشان داد که مغناطش اشباع و نفوذپذیری مغناطیسی با جایگزینی یون های مس به جای نیکل کاهش و میدان پسماندزدای مغناطیسی افزایش یافته است. ارزیابی رفتار دی الکتریک نیز نشان از روند کاهشی ثابت دی الکتریک و تلفات برای تمامی نمونه ها با فرکانس است. در منحنی های نایکوئیست نیز تنها یک نیم دایره به دلیل اثر مرزدانه مشاهده شد و به دلیل تفاوت رفتار دی الکتریک بسیار متفاوت دانه و مرزدانه، اثر نیم دایره مربوط به دانه ها مشاهده نشد. کلمات کلیدی: فرایند سنتز احتراقی گلایسین-نیترات، فریت نیکل-مس-روی، نانو ذرات، خواص مغناطیسی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی