Phasenbeziehungen, Struktur und magnetische Eigenschaften von substituierten Hexaferriten: Optimierte Dauermagnetwerkstoffe
Final Report Abstract
Im Vorhaben "Phasenbeziehungen, Struktur und magnetische Eigenschaften von substituierten Hexaferriten: Optimierte Dauermagnetwerkstoffe (SUBFERRIT)" wurden an der Fachhochschule Jena für dauermagnetische Werkstoffanwendungen relevante Ferrit- Stoffsysteme untersucht. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Göbbels der Universität Erlangen wurden die Phasenbeziehungen in den Mehrstoffsystemen SrO-Fe2O3; SrO-La2O3-Fe2O3 und SrOLa2O3- Co3O4-Fe2O3 untersucht. Im Ergebnis wurden überarbeitete Phasendiagramme der o.g. Systeme erstellt. Zunächst wurde eine Laborroutine zur Herstellung phasenreiner Ferritproben entwickelt. Überraschenderweise ist die Synthese reiner Verbindungen in diesen Stoffsystemen recht schwierig. Neben der Röntgendiffraktion ist unbedingt die Einbeziehung mikroskopischer Untersuchungstechniken zur Beschreibung der Probenqualität anzuraten. Die langsame Reaktionskinetik in diesen Systemen macht lange Reaktionszeiten und mehrmaliges Aufmahlen erforderlich, wobei eventuell anfallender Abrieb der Mahlmedien ein weiteres Problem bei der Herstellung von Verbindungen mit exakter Stöchiometrie darstellen kann. Im System SrO-Fe2C>3 wurde die Phasenbreite des hexagonalen M-Typ Ferrites SrFei2Oi9 untersucht. Dabei konnte im Gegensatz zu älteren Phasendiagrammen keine signifikante Phasenbreite nachgewiesen werden. Die Stabilitätsbereiche der hexagonalen Ferrite SrFei8O27 (W-Typ) und Sr2Fe3oO46 (X-Typ) wurden bestimmt. Aus magnetischen und Strukturuntersuchungen wurden Modelle der Kationenverteilung verifiziert. Im System SrO-La2O3Fe2O3 konnten erstmals reine Verbindungen der Mischkristallreihe Sr-|.xLaxFei2Oi9 synthetisiert werden. Der mögliche Einbau anderer Lanthanide (Ln - Pr, Nd, Sm, EU, Gd) in den M-Typ Ferrit Sri^LnxFe12Oi9 wurde untersucht Beim Übergang vom Sr-Hexaferrit zum Vierstoffsystem SrO-La2O3-Co3O4-Fe2O3 wurden neue Verbindungen mit optimierten magnetischen Eigenschaften angestrebt. Dabei stand nicht, wie bisher in der Literatur gezeigt, die einfache Co-Substitution Sr-^LaxFe^-xCOxO^ im Vordergrund, sondern es wurden neuartige Verbindungen entsprechend der Substitution Sri.xLaxFe3+i2.xFe2+x.yCOyO19 hergestellt. Damit können reinphasige Ferrite bis zu höheren Substitutionsgraden (bis x=0.75) erhalten werden. Weitere Untersuchungen konzentrieren sich auf die Synthese von substituierten M-Typ Hexaferriten mit erhöhter Sättigungsmagnetisierung. Verbindungen der Reihen Sn.xLaxFe^.xMxOig mit M - Zn ; Mn und Cu lassen aufgrund von Überlegungen zur Platzbevorzugung der Kationen erhöhte Ms erwarten.
