0 引 言

M型锶铁氧体具有较高的矫顽力，高的磁滞回线、单轴磁晶各向异性和优良的旋磁特性、高的居里温度、高的化学稳定性等特点而备受关注[1-4]，主要应用于汽车，微波通讯，微电子等领域[5]。M型锶铁氧体的制备方法有很多，如共沉淀法，固相法，水热法，溶胶凝胶法等[6-9]；由于高温固相法具有操作简单，工艺成本低，适合工厂规模化生产等优点，因此本文采用高温固相法制备样品。近几年稀土La掺杂的锶铁氧体研究比较多，在2010年Chen等[10]研究了La离子取代锶铁氧体Sr1-xLaxFe12O19(x=0～0.2)，发现当x=0.15时La取代的Fe3+变成了Fe2+且晶粒尺寸减少，使锶铁氧体的吸波性得到改善。2011年连江滨等[11]发现：通过传统陶瓷法制备的Sr1-xLaxFe12-xZnxO19(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25)随着La-Zn取代量的增加，M型锶铁氧体的剩磁在Br=0.1时最大，之后随着掺杂量的增加而减少。Seifert D[12]证实了锶铁氧体在1 420℃以下可以稳定存在，但LaFe12O19相只能在1 360℃-1 400℃下稳定存在。Liu X S[13]研究了La离子替代M型锶铁氧体，在1240℃下烧结时最大取代量为0.30。然而国内稀土Sm掺杂的研究比较少，所以本文探讨不同掺杂量的Sm-Mn共掺杂对锶铁氧体的影响。

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1 实验方法

以Fe2O3、SrCO3、Sm2O3、MnCO3为原料按照Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30)的化学计量比称取适量的原料。将称量好的原料放入氧化锆球磨罐中然后在转速450 r/min的行星球磨机下湿磨1 h，然后在80℃下鼓风烘箱中烘干3 h，待其干燥后在对粉末进行压制成型。把压制好的样品放入高温箱式电阻炉中进行预烧，升温速率为10℃/min，升至1 200℃后，保温8 h得到预烧料，将预烧好的样品进行破碎、研磨。然后进行二次球磨，压制成型和二次烧结；最终得到Sr1-xSmxFe12-xMnxO19的样品。

利用XRD(X Pert PRO MPD型衍射仪，衍射靶是CuKα，波长为：λ=0.154 056 nm，功率为：40 kV×50 mA，扫描角度范围是2θ：10°～80°，扫描速度为8°/min)对烧结后的样品的晶型进行分析；利用SEM (FEI Sirion200)对样品的形貌进行分析；用Lake Shore VSM 7307型振动样品磁强计测量磁性材料的磁性能，扫描速度为20～30 Oe/s。磁性测试灵敏度为5×10-6 emu，所测试样为粉体。

2 实验结果和分析

2.1 Sm-Mn取代的锶铁氧体晶相组成

图1为Sm-Mn掺杂取代的锶铁氧体Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0.00，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.40)XRD谱图。通过改变Sm-Mn的掺杂比例来探索掺杂量对锶铁氧体的晶相影响。

  

(◆-Sm2O3,▼-SmFeO3,■-a-Fe2O3,○-MnFe2O4)图1 SrxSmxFe12-xMnxO19(x=0～0.40)的X射线衍射图谱

表1和表2为Sr1-xSmxFe12-xMnxO19锶铁氧体晶格常数a、c、c/a、晶胞体积V、样品的密度ρ理论、理论密度ρ实际、孔隙率P。

通过不同Sm-Mn掺杂量的锶铁氧体XRD谱图与标准PDF卡片(PDF#33-1340)比对可知：当掺杂量x<0.20时，衍射峰基本没有出现杂峰，衍射峰的结晶度好，因此可以推断此时的粉体为单一的M型锶铁氧体相。当掺杂量x=0.20时，出现少量Fe2O3(2θ=33.14°)相，当掺杂量x≥0.30时，出现α-Fe2O3(2θ=33.14°，41.59°，62.52°)相和MnFe2O4(2θ=34.96°)相；当掺杂量x=0.40时，出现SmFeO3(2θ=31.96°)相。同时根据特征峰的尖锐程度和衍射峰的强度表明：随着Sm-Mn掺杂量x增加，Sm-Mn取代的锶铁氧体的结晶度越来越低。因此可知Sm3+，Mn2+离子在Sr1-xSmxFe12-xMnxO19锶铁氧体中当x=0.15时结晶度比较好。

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表1 Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0～0.40)晶格常数a、c、c/a

  

xa(Å)c(Å)c/a00058832307639220055886230833924010588123053392401558832308139230205884230803922025588923079391903058872307039190405889230523914

图4为矫顽力Hc和饱和磁化强度Ms随掺杂量x的变化关系，根据图4，可以观察到饱和磁化强度Ms随着掺杂量x变化关系，当掺杂量为0≤x<0.20时，饱和磁化强度随着掺杂量增加而增加，当掺杂量x=0.20时，饱和磁化强度Ms达到最大值59.662 emu/g，推测可能是Mn2+取代锶铁氧体中磁性离子Fe3+，反向排列的离子的磁矩被削弱，整体磁矩被加强，所以Sm-Mn取代的锶铁氧体提高了其饱和磁化强度，但随着掺杂量x继续增加，磁体的饱和磁化强度呈开始下降的趋势，这可能是由于当掺杂量为0.20≤x≤0.40时，Sm3+、Mn2+离子取代达到极限，生成了非磁性的杂质相，导致饱和磁化强度降低。从图4可以看出，矫顽力随Sm-Mn掺杂量增加的变化情况，当Sm-Mn掺杂量0≤x≤0.25时，矫顽力Hc呈现增加趋势，主要归功于Sm-Mn离子的掺杂，导致锶铁氧体磁晶各向异性场增大。当掺杂量x≥0.30时，离子取代的锶铁氧体中出现非磁性MnFe2O4相且磁体的颗粒尺寸增大，导致磁体的矫顽力Hc开始下降。

 

表2 Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0～0.40)晶胞体积V、ρ理论、ρ实际、P孔隙率

  

xV(Å3)ρ理论g/cm3ρ实际g/cmP孔隙率0006916425104551078005691138513465937010691334515472840015691778518488570020691971520491556025691171———030692400———040692333———

V=a2csin120°

(1)

 

(2)

 

(3)

2.2 Sm-Mn取代的锶铁氧体的微观形貌分析

图2为Sm-Mn取代的M型锶铁氧体Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0，0.05，0.10，0.15，)的断面SEM图。

“打千儿、点头儿、说情儿”这类动词儿化现象在《红楼梦》中也是比较多的，再如：“作伴儿、抿嘴儿、强嘴儿、开心儿、放头儿、作声儿、出声儿、变法儿、借势儿、打盹儿、打嘴儿、使眼色儿、摇头儿、帮忙儿、挨门儿、打牙儿、沾光儿、说话儿、下帖儿、递暗号儿、使主子性儿、讨信儿、算计儿、行事儿、该班儿、拨嘴儿、没事儿、拿腔儿、做官儿、偷空儿、编谜儿、猜谜儿、招手儿、摆手儿、借光儿、应景儿、应名儿、没空儿、有趣儿、没法儿、没趣儿、没主儿、捞本儿、招笑儿、取笑儿、陪笑儿、取乐儿、打颤儿、狗不识儿、托懒儿、装憨儿、得闲儿、度空儿、讨好儿、赶早儿、解闷儿、推干净儿”等等。

图3为Sm-Mn取代的锶铁氧体Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0.00，0.05，0.10，0.20，0.30，)样品的磁滞回线变化规律图。表明Sm-Mn取代的锶铁氧体具有永磁特性，根据磁滞回线的变化发现，随着Sm-Mn掺杂量x改变，磁体的磁性能发生改变。

  

图2 为不同掺杂量样品的SEM图

2.3 Sm-Mn取代对锶铁氧体磁性能的影响

由图2(a)x=0，可以发现磁体的颗粒尺寸在2 μm～3 μm之间，且颗粒分布比较均匀，颗粒界面较为清晰，为六角块状结构。图2(b)x=0.05中磁体的颗粒尺寸在3 μm～5 μm之间，出现熔融现象，形貌趋于无规则，观察图2(c)～图2(d)，发现随着掺杂量x的增加，颗粒尺寸开始变大，颗粒界面不明显，观察不到明显的六角形结构，且形状无规则。产生这种现象的原因可能是随着Sm-Mn掺杂量的增加，使得晶粒过度生长，晶粒的结构被破坏，颗粒尺寸变大，并且会导致颗粒之间发生粘连、熔融现象。

  

图3 Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0～0.30)样品的磁滞回线

  

图4 不同Sm-Mn掺杂量x对Hc、Ms影响关系

由表1可见，其中晶格常数a随着掺杂量x增加基本保持不变，而晶格常数c则出现减小的趋势。其主要原因可能与取代离子与被取代离子的半径差有关，晶格常数a的这种变化可能是由于Sm3+(0.97Å)和Sr2+(1.32Å)之间及Fe3+(0.67Å)和Mn2+(0.80Å)之间的离子半径不同导致的[14-15]。从而晶格间距的逐渐收缩，晶格常数发生变化，因此可以推断出Sm3+、Mn2+离子进入锶铁氧体晶格之中。根据式(1)、(2)、(3)计算得到，随着Sm-Mn掺杂量的增加，Sm-Mn掺杂的锶铁氧体的X射线密度ρ理论在5.10 g/cm3～5.199 g/cm3范围内变化，实际密度ρ实际在4.55 g/cm3～4.91 g/cm3范围内，孔隙率P从10.78%降低到5.56%。

本病应注意与猪肺疫、猪气喘病进行鉴别诊断。猪肺疫常见咽喉部肿胀，皮肤、皮下组织、浆膜以及淋巴结有出血点；而传染性胸膜肺炎的病变常局限于肺和胸腔。猪肺疫的病原体为两极染色的巴氏杆菌，而猪传染性胸膜肺炎的病原体为小球杆状的放线杆菌。猪气喘病患猪的体温不升高，病程长，肺部病变对称，呈胰样或肉样病变，病灶周围无结缔组织包裹。

  

图5 不同Sm-Mn掺杂量对Br影响关系

图5为不同Sm-Mn掺杂量对Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0.00，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.40)样品的Br影响关系。研究结果表明：随着Sm-Mn掺杂量x的增加，剩余磁化强度Br先增加再降低，当Sm-Mn掺杂量x=0.20时，剩磁Br达到最大值Br=33.417 emu/g。当掺杂量0.20<x≤0.40，剩余磁化强度开始下降。

3 结 论

利用固相法制备的Sm-Mn取代的锶铁氧体Sr1-xSmxFe12-xMnxO19(x=0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.40)，利用XRD、SEM、VSM分析Sm-Mn掺杂的锶铁氧体晶相组成、微观形貌及磁性能。研究表明：当Sm-Mn掺杂量0≤x≤0.15时，合成单相的M型Sr1-xSmxFe12-xMnxO19锶铁氧体。微观形貌上，在低掺杂量的情况下，可以观察到典型的六角形结构颗粒。随着掺杂量的增加，磁体形貌不规则。通过VSM研究结果当Sm-Mn掺杂量x=0.20时，矫顽力Hc达到最大值Hc=33.417 emu/g。当掺杂量0.20<x≤0.40，剩余磁化强度开始下降。

参 考 文 献:

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