[发明专利]具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于稀土磁性功能材料领域，具体涉及一种具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料及其制备方法。本发明的单相稀土氧化物陶瓷材料，分子式：YbCr_0.4Fe_0.6O₃。其制备方法包括：将粉末状镱源化合物、铬源化合物和铁源化合物按金属原子百分比混合均匀；将均匀混合后的粉末压坯；将得到的压坯进行预烧和高温固相烧结，然后冷却；通过X射线衍射检测所得产物的单相性，固相反应充分，形成钙钛矿型Yb(Cr·Fe)O₃单相，即得目标产物YbCr_0.9Fe_0.1O₃。本发明的单相氧化物陶瓷材料，在50K至350K温度段表现出明显交换偏置效应，尤其在室温300K附近具有交换偏置效应，为实际应用带来了极大便利。

技术领域

本发明属于稀土磁性功能材料领域，具体涉及一种具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

一般认为，交换偏置效应来源于异质结构中铁磁/反铁磁结构体系中界面的交换耦合作用。由于从高于反铁磁有序温度以上施加磁场降温，反铁磁层率先有序，其最外层磁矩将会驱使铁磁层最外层磁矩平行于其排列，从而形成界面处反铁磁层钉扎铁磁层的效果，因此体系的磁滞回线将沿磁场方向偏离原点，即交换偏置效应，例如在薄膜和核-壳结构的纳米颗粒等体系中都发现了交换偏置现象。

从交换偏置的定义以及最早被发现的体系可以看出，交换偏置效应通常存在于异质结构之中，但是异质结构材料有制备工艺流程繁复、缺陷较多、性质不稳定等缺点。最新的研究表明，在一些单相合金和化合物中也相继发现了交换偏置效应。例如，Nd_0.75Ho_0.25Al₂、YbFe₂O₄、NdMnO₃、TmCrO₃、YbCrO₃等合金和氧化物中都发现了交换偏置效应，但是这些合金和氧化物体系的交换偏置截止温度分别仅为28K、60K、79K、88K和105K，都远低于室温，因此目前直接付诸实际应用仍有一定的距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料及其制备方法，所述的单相稀土氧化物陶瓷材料，具有交换偏置效应的温区宽的特点，尤其在室温附近具有交换偏置效应。

本发明的技术方案：

一种具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料，其分子式为：YbCr_0.4Fe_0.6O₃。

一种具室温交换偏置的单相稀土氧化物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将粉末状镱源化合物、铬源化合物和铁源化合物按金属原子百分比Yb：Cr：Fe＝50：20：30混合均匀；

步骤2，将步骤1中均匀混合后的粉末压坯；

步骤3，将步骤2中得到的压坯进行预烧和高温固相烧结，然后冷却；

步骤4，通过X射线衍射(XRD)检测步骤3所得产物的单相性，固相反应充分，形成钙钛矿型Yb(Cr·Fe)O₃单相，即得目标产物YbCr_0.9Fe_0.1O₃；若未形成单相陶瓷材料，则需要打碎重新研磨成粉末，再次进入步骤2压坯和步骤3烧结，直至形成所需的单相陶瓷材料；

步骤2中所述压坯的压强为5-20Mpa；

步骤3中所述预烧温度为400～900℃，保温时间为1～3小时；

步骤3中所述高温烧结的温度为1200～1500℃，保温时间为24～72小时。