CoAl2O3纳米复合材料的机械化学制备、微结构及磁学性能.pdfVIP

Co/Al O 纳米复合材料的机械化学制备、微结构及磁学性能 2 3 倪侠，王刚，李建功 （兰州大学材料科学与工程研究所 甘肃省兰州市 730000 ） E-mail: nixialzu@163.com 摘要：利用高能球磨诱发的固态氧化还原反应制备了磁性 Co 纳米颗粒被非磁性 Al O 纳米颗粒分散的纳 2 3 米复合材料，并利用X 射线衍射、透射电子显微镜和振动样品磁强计对其微结构和磁学性能进行了研究。 结果表明，最终产物中Co 和a-Al O 的平均晶粒尺寸分别为5 nm 和 12 nm 。随Co 平均晶粒尺寸的下降， 2 3 界面效应增强和超顺磁颗粒增多引起了样品的饱和磁化强度降低；晶界增多，对畴壁的钉扎作用增强，导 致样品矫顽力升高。此外，Al O 介质的存在也导致了纳米复合材料Co/ Al O 磁学性能的变化。 2 3 2 3 关键词：纳米复合材料；磁学性能；高能球磨；机械化学合成 中图分类号：TB333, TB303 磁性金属纳米颗粒被非磁性纳米颗粒分散的纳米复合材料具有很多特殊的性能，比如室温下高的矫顽 力[1, 2] 、显著的巨磁阻效应[3]、微波吸收特性[4]和催化作用[5] 。因此，这类材料受到了人们的关注。 人们采用多种沉积技术和化学方法制备出了金属纳米颗粒被氧化物纳米颗粒分散的纳米复合材料[6, 7]。在这些技术当中，高能球磨法由于能够诱发固态氧化还原反应，进行机械化学合成，将粉末研磨至纳 米尺度，且产量大，成本低，近年来受到了重视。高能球磨法制备的这一类纳米复合材料大部分以Fe 作 为磁性金属，而且这类材料通常通过直接球磨磁性金属粉末和非磁性氧化物粉末（如SiO , Al O , ZrO ） 2 2 3 2 制备而成[1, 2, 8- 14] 。但是，利用机械化学合成制备以 Co 作为磁性金属的此类纳米复合材料，并进行微结 构和磁性的研究还鲜为报道。 本文利用高能球磨诱发的氧化还原反应 （机械化学合成）制备了Co/Al O 纳米复合材料，并对微结构 2 3 和磁学性能之间的关系进行了研究。 1试验方法 本工作使用的是Fritsch 公司制造的P4 行星式球磨机，WC 球磨罐以及直径为 10 mm 的WC 球。球磨 过程中主盘转速为240 rpm 。罐内球料比为20:1，通过充Ar 气对球磨过程中的粉末进行保护。 机械化学合成系列样品制备的反应方程式为 3CoO+2Al? 3Co+Al O （1） 2 3 将CoO 粉末（纯度=99.5%, 粒度0.3～0.4 µm ）和Al 粉（纯度=99.0%, 粒度 100～200 目）按照反应方程 式配比，Al 比理想配比过量20 wt% 以补偿Al 粉的表面氧化。加入粉末混合物总质量30 wt% 的?-Al O