Estudo das propriedades estruturais e magnéticas do sistema cerâmico Ba(0,9)La(0,1)Fe(12-y)Al(y)O(19) - Soares, Philippe da Silva (2021)
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.