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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Estudo das propriedades estruturais e magnéticas do sistema cerâmico Ba(0,9)La(0,1)Fe(12-y)Al(y)O(19)
Other Titles: Study of the Structural and Magnetic Properties of the Ceramic System Ba(0.9)La(0.1)Fe(12-y)Al(y)O(19)
???metadata.dc.creator???: Soares, Philippe da Silva 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Zayas, Fidel Guerrero
???metadata.dc.contributor.referee1???: Alcaide, Ernesto Govea
???metadata.dc.contributor.referee2???: Garcia, Ramón Raudel Pena
???metadata.dc.description.resumo???: As ferritas são uns dos materiais de maior aplicação no mundo. Dentre delas as hexaferritas do tipo M são muito pesquisadas por suas excelentes propriedades magnéticas. Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e magnéticas do sistema cerâmico de hexaferrita Ba0,9La0,1Fe12−yAlyO19 com conteúdo do cátion Al3+ de y = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0 e 1,3. As amostras foram obtidas pela síntese de reação do estado sólido e sinterizada pelo método cerâmico convencional. As medidas de difração de raios x, espectroscopia Raman e magnetometria da amostra vibrante foram realizadas à temperatura ambiente. Primeiramente, foi analisada a influência do dopante La3+ sobre as propriedades estruturais e magnéticas no sistema Ba1−xLaxFe12O19 com composição do cátion La3+ de x = 0,1 e 0,6, abaixo e cima de seu limite de solubilidade. Foi estudada a evolução das propriedades estruturais e magnéticas com o conteúdo do cátion Al3+ no sistema cerâmico Ba0,9La0,1Fe12−yAlyO19 com y = 0,0 a 1,3 mantendo fixa a concentração de La3+ em x=0,1. O método de refinamento de Rietveld foi utilizado para a determinação das propriedades estruturais e a lei de aproximação da saturação para determinação da magnetização de saturação. A análise qualitativa e quantitativa de fase mostraram a aparição de uma fase majoritária de hexaferrita de bário, com estrutura hexagonal e grupo espacial P63/mmc e uma fase secundária minoritária de hematita (α-Fe2O3) com estrutura romboédrica e grupo espacial R−3c em todas as amostras, exceto na amostra com 0,6 de conteúdo de La3+. Nessa amostra, além da fase majoritária que correspondeu à hematita e a fase minoritária de hexaferrita, apareceu uma terceira fase, identificada como uma fase de ortoferrita (LaFeO3). Os parâmetros da rede cristalina a e c diminuíram com o aumento do conteúdo do cátion La3+. Estes parâmetros apresentaram um valor mínimo na composição y =0,7 para o sistema co-dopado com La3+ e Al3+. O modelo seguido no refinamento de Rietveld adotado admite-se que a substituição do cátion Ba2+ pelo cátion La3+ ocorre nos sítios 2d e para o íon Al3+ nos sítios 4fIV , 4fV I e 12k na estrutura da hexaferrita, resultou adequado, segundo os parâmetros do refinamento obtidos. Variações dos parâmetros geométricos dos poliedros de oxigênios (comprimento de ligação média, e índice de distorção) foram observadas no sítio Ba(2d), e nos sítios de Fe(2b, e 12k) quando substituído o cátion Ba2+ pelo cátion La3+ e nos sítios Fe(4fIV , 4fV I , 12k) quando substituído o cátion Fe3+ pelo cátion Al3+. A dinâmica da estrutura, estudada através dos espectros Raman, mostraram todos os picos referentes às ligações de Fe-O nos diferentes sítios cristalográficos da hexaferrita. Novos picos foram observados pela presença da fase hematita na amostra com x = 0,6. Os alargamentos e deslocamentos nos picos foram atribuídos à presença do conteúdo dos dopantes nos sítios da hexaferrita. As medições magnéticas mostraram que não houve uma alta diminuição da magnetização de saturação para a concentração 0,1 de La3+, no entanto, para a concentração 0,6 houve uma queda brusca e um aumento do campo coercitivo.A magnetização de saturação atingiu um valor mínimo na composição y = 0,7 e o campo coercitivo aumentou até alcançar o valor máximo em y = 1,0 do íon Al3+ para o sistema Ba0,9La0,1Fe12−yAlyO19. A anisotropia magnetocristalina incrementou para as composições de 0,1 a 0,3 e permaneceu constante para valores superiores a esta composição.
Abstract: Ferrites are one of the most widely used materials in the world. Among them, M-type hexaferrites are widely researched for their excellent magnetic properties. In this work, the structural and magnetic properties of the hexaferrite ceramic system Ba0.9La0.1Fe12−yAlyO19 with content of the cation Al3+ were studied of y = 0.0; 0.1; 0.3; 0.5; 0.7; 1.0 and 1.3. The samples were obtained by solid state reaction synthesis and sintered by the conventional ceramic method. X-ray diffraction, Raman spectroscopy and magnetometry measurements of the vibrating sample were performed at room temperature. First, the influence of the dopant La3+ on the structural and magnetic properties of the system Ba1−xLaxFe12O19 with the cation composition La3+ of x = 0.1 and 0.6, below and above its solubility limit. The evolution of the structural and magnetic properties with the content of the cation Al3+ in the ceramic system Ba0.9La0.1Fe12−yAlyO19 with y = 0.0 to 1.3 keeping the concentration of La3+ fixed at x=0.1. The Rietveld refinement method was used to determine the structural properties and the saturation approximation law to determine the saturation magnetization. The qualitative and quantitative phase analysis showed the appearance of a major phase of barium hexaferrite, with hexagonal structure and space group P63/mmc and a minor secondary phase of hematite (α-Fe2O3) with rhombohedral structure and space group R − 3c in all samples, except for the sample with 0.6 content of La3+. In this sample, in addition to the majority phase that corresponded to hematite and the minority phase of hexaferrite, a third phase appeared, identified as an orthoferrite phase (LaFeO3). The crystal lattice parameters a and c decreased with increasing content of the cation La3+. These parameters presented a minimum value in the composition y =0.7 for the system co-doped with La3+ and Al3+. The model followed in the Rietveld refinement adopted assumes that the substitution of the cation Ba2+ by the cation La3+ occurs in the 2d sites and for the ion Al3+ at the sites 4fIV , 4fV I and 12k in the hexaferrite structure, it was adequate, according to the refinement parameters obtained. Variations in the geometric parameters of the oxygen polyhedra (average bond length, and distortion index) were observed at the Ba(2d) site, and at the Fe(2b, and 12k) sites when the Ba2+ cation was replaced by the cation La3+ and at the sites Fe(4fIV , 4fV I , 12k) when replacing the cation Fe3+ by the cation Al3+. The dynamics of the structure, studied through the Raman spectra, showed all the peaks referring to the Fe-O bonds in the different crystallographic sites of the hexaferrite. New peaks were observed by the presence of the hematite phase in the sample with x = 0.6. The widenings and shifts in the peaks were attributed to the presence of dopants content in the hexaferrite sites. The magnetic measurements showed that there was not a high decrease in saturation magnetization for the 0.1 concentration of La3+, however, for the 0.6 concentration there was a sharp drop and an increase in the coercive field. The saturation magnetization reached a minimum value in the composition y = 0.7 and the coercive field increased until reaching the maximum value at y = 1.0 of the ion Al3+ for the system Ba0.9La0.1Fe12−yAlyO19. The magnetocrystalline anisotropy increased for the compositions from 0.1 to 0.3 and remained constant for values above this composition.
Keywords: Matéria condensada
Materiais magnéticos
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA: MATERIAIS MAGNETICOS E PROPRIEDADES MAGNETICAS
???metadata.dc.subject.user???: Propriedades estruturais
Propriedades magnéticas
Hexaferrita
Co-dopagem La-Al
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: SOARES, Philippe da Silva. Estudo das propriedades estruturais e magnéticas do sistema cerâmico Ba(0,9)La(0,1)Fe(12-y)Al(y)O(19). 2022. 107 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2021.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8857
Issue Date: 28-May-2021
Appears in Collections:Mestrado em Física

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