اثر محیط و دمای گرمادهی بر ویژگی‌های مکانیکی نانوذرات فریت نیکل – مس – روی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه فیزیک، دانشگاه علوم پایه دامغان

چکیده

فریت‌ها به خاطر داشتن ویژگی‌های ساختاری، الکتریکی، مغناطیسی و مکانیکی منحصر بفرد در شرایط فرین موضوع تحفیقاتی بزرگی را در بردارد. در این کار، اثرات دمایی و جو گرمادهی روی ویژگی‌های مدول کشسانی نانوذرات Ni0.3Cu0.2Zn0.5Fe2O4 مورد بررسی قرار می‌گیرد. مقادیر ثابت‌های کشسانی نمونه‌ها با استفاده از مقادیر پارامترهای ساختاری و همچنین فرکانس‌های به-دست آمده از طیف فروسرخ نمونه‌ها محاسبه شدند. مقادیر سرعت‌های امواج طولی(VS) و عرضی (Vl) به‌دست آمده از ثابت‌های نیرو، برای تعیین مقادیر مدول یانگ (E)، مدول سفتی (G)، مدول حجمی (B) و دمای دبای (θD) استفاده شده‌اند. با مقایسه نتایج کشسانی نمونه‌های مورد مطالعه می‌توان فهمید که ویژگی‌های کشسانی نمونه‌ها با گرمادهی در محیط کاهنده بیشترین مقدار را دارد که با افزایش دما این ویژگی‌ها در نمونه‌های گرمادهی شده در محیط اکسنده بهتر می‌شود. همچنین، مقادیر ثابت-های نرمی sij به‌دست آمده از ثابت‌های کشسانی نمونه‌ها در محاسبه مدول یانگ E(hkl) و نسبت پواسون σ(hkl,θ) در امتداد راستاهای بلوری[hkl] استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of sintering atmosphere and temperature on mechanical properties of Ni-Cu-Zn ferrite nanoparticles

نویسنده [English]

  • Ahmad Gholizadeh
Assistant Professor, School of Physics, Damghan University (DU),
چکیده [English]

Ferrites exhibits unique structural, electrical, magnetic and mechanical properties in extreme conditions that are of great research interest. In this work, the effects of sintering atmosphere and temperature on elastic moduli properties of Ni0.3Cu0.2Zn0.5Fe2O4 nanoparticles have been investigated. The elastic constants of the samples have been calculated by using the values of the structural parameters and also the vibration frequencies obtained from infrared spectra. The values of shear (VS) and longitudinal (Vl) wave velocities obtained from force constants have been used to determine the values of Young’s modulus (E), rigidity modulus (G), bulk modulus (B), Debye temperature (θD). By comparison of the elastic results of the studied samples, we can observe that the elastic moduli of the samples sintered under reducing atmosphere are higher than the other samples, whereas they have been improved with increase of sintering temperature under reducing atmosphere. In addition, using the values of the compliance sij obtained from elastic stiffness constants, the values of Young’s modulus E(hkl) and Poisson’s ratio σ(hkl,θ) along the oriented direction [hkl] have been calculated for the samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ni-Cu-Zn ferrite
  • Citrate -nitrate method
  • IR spectroscopy
  • Mechanical properties
 [1] A. Gholizadeh, “A comparative study of physical properties in Fe3O4nanoparticles prepared by coprecipitation and citrate methods” Journal of the American Ceramic Society,2017, vol. 100, pp. 3577–3588.

[2] S. G. Algude, S. M. Patange, Sagar E. Shirsath, D. R. Mane, K. M. Jadhav “Elastic behaviour of Cr3+ substituted Co–Zn ferrites” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2014, vol.350, pp. 39–41.

[3]  S. M. Patange, Sagar E. Shirsath, K.S. Lohar, S. G. Algude, S. R. Kamble, N. Kulkarni, D. R. Mane , K. M. Jadhav “Infrared spectral and elastic moduli study of NiFe2-xCrxO4 nanocrystalline ferrites” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013,vol. 325, pp. 107–111.

[4] K. B. Modi, “Elastic moduli determination through IR spectroscopy for zinc substituted copper ferri chromates” Journal of Materials Science, 2004, vol.39, pp. 2887–2890.

[5] S. R. Murthy, “Thermal Variation of Elastic Modulus onNanocrystalline NiCuZn Ferrites” Journal of Ceramics, http://dx.doi.org/10.1155/2013/451863.

[6] K. H. Khedri, A. Gholizadeh, A. Malekzadeh, “Effect of annealing temperature on structural, optical and catalytic properties of Cu-Zn ferrite nanoparticles”,Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy, 2016, vol.24 [2], pp. 297-308.

[7] A. Gholizadeh, “A comparative study of the physical properties of Cu-Zn ferrites annealed under different atmospheres and temperatures: Magneticenhanc,ement of Cu0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles by a reducing atmosphere”,Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2018, vol. 452, pp. 389–397.

[8] A. Gholizadeh, E. Jafari, “Effects of sintering atmosphere and temperature on structural and magnetic properties of Ni-Cu-Zn ferrite nano-particles: Magnetic enhancement by a reducing atmosphere”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2017, vol.422, pp. 328–336.

[9] R. D. Waldron, “Infrared Spectra of Ferrites”, Physical Review, 1955, vol.99, pp. 1727-1735.

[10] H. M. Zaki, H. A. Dawoud, “Far-infrared spectra for copper–zinc mixed ferrites”, Physica B, 2010, vol.405, pp. 4476–4479.

[11] D. Ravinder, T. Alivelumanga, “Composition dependence of elastic behaviour of mixed manganese–zinc ferrites”, Materials Letters, 1998,vol.37, pp. 51–56.

[12] J.-M. Zhanga, Y. Zhang, K.-W. Xu, V. Ji, “Young’s modulus surface and Poisson’s ratio curve for cubic metals”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2007,vol. 68, pp. 503–510.

[13] Ch. Kittel “Introduction to solid state physics” John Wiley &sons, Inc. 8th edition, pp. 81-82.