Nghiên cứu chế tạo và vai trò của chuyển pha cấu trúc trong tính chất từ của hạt nano fepd và copt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----oOo-----

TRƢƠNG THÀNH TRUNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ VAI TRÒ
CỦA CHUYỂN PHA CẤU TRÚC
TRONG TÍNH CHẤT TỪ CỦA HẠT NANO
FePd VÀ CoPt

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----oOo-----

Trƣơng Thành Trung

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ VAI TRÒ
CỦA CHUYỂN PHA CẤU TRÚC
TRONG TÍNH CHẤT TỪ CỦA HẠT NANO
FePd VÀ CoPt
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 9440130.02

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Hoàng Nam
2. GS.TSKH. Nguyễn Hoàng Lƣơng

Hà Nội, 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Nguyễn Hoàng Nam và
GS.TSKH. Nguyễn Hoàng Lương. Các số
liệu và kết quả trong luận án là hoàn
toàn trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tác giả

Trương Thành Trung


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Nguyễn Hoàng Nam và GS.TSKH. Nguyễn Hoàng Lƣơng, hai thầy đã trực tiếp
hƣớng dẫn tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Thầy đã tận tình giúp đỡ và
dành những điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Khoa học - Công nghệ, Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để tôi đƣợc tập trung
nghiên cứu trong suốt thời gian làm luận án.
Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn của mình tới các thầy cô giáo và các

cán bộ của Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý và Trung tâm Nano và Năng
lƣợng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã trang bị kiến thức, chia sẻ kinh
nghiệm, động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên
cứu tại đây.
Lời cảm ơn sau cùng, tôi xin gửi tới những ngƣời thân trong gia đình và các
bạn bè, đồng nghiệp đã cổ vũ, động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian hoàn thành luận án này.
Một lần nữa xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, tháng

năm 2020

Tác giả

Trƣơng Thành Trung


MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. 6
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 11
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 16
1.1. Vật liệu Fe-Pd ...................................................................................... 16
1.1.1. Giản đồ pha của hệ vật liệu Fe-Pd .................................................. 16
1.1.2. Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Fe-Pd ........................................... 17
1.1.3. Sự hình thành pha L10 trong vật liệu Fe-Pd.................................... 18
1.2. Vật liệu Co-Pt....................................................................................... 24

1.2.1. Giản đồ pha của hệ vật liệu Co-Pt .................................................. 24
1.2.2. Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Co-Pt ........................................... 26
1.2.3. Năng lƣợng của chuyển pha A1-L1o trong hợp kim CoPt.............. 30
1.3. Tính chất từ .......................................................................................... 30
1.3.1. Dị hƣớng từ tinh thể ........................................................................ 30
1.3.2. Tính chất từ của hợp kim Fe-Pd và Co-Pt ...................................... 32
1.4. Các phƣơng pháp chế tạo ..................................................................... 36
1.4.1. Phƣơng pháp điện hóa siêu âm ....................................................... 37
1.4.2. Phƣơng pháp hóa khử ..................................................................... 42
1.4.3. Phƣơng pháp hóa siêu âm ............................................................... 43
Kết luận chƣơng 1 ........................................................................................... 47
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................... 48
2.1. Chế tạo mẫu.......................................................................................... 48
1


2.1.1. Chế tạo hạt nano FePd bằng phƣơng pháp điện hóa siêu âm ......... 48
2.1.2. Chế tạo hạt nano CoPt bằng phƣơng pháp hóa khử kết hợp siêu âm
................................................................................................................... 52
2.2. Xử lý mẫu sau khi chế tạo .................................................................... 56
2.3. Các phƣơng pháp đo nghiên cứu tính chất của hạt nano ..................... 56
2.3.1. Phân tích thành phần mẫu ............................................................... 56
2.3.2. Phân tích cấu trúc bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X ..................... 57
2.3.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................. 58
2.3.4. Phƣơng pháp từ kế mẫu rung (VSM).............................................. 60
2.3.5. Phƣơng pháp Giao thoa kế lƣợng tử siêu dẫn (SQUID) ................. 61
CHƢƠNG 3: CẤU TR C VÀ T NH CHẤT T CỦ H T N NO FePd
CHẾ T O ẰNG PHƢƠNG PH P ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM ........................ 64
3.1. Nghiên cứu thành phần, vi hình thái của hạt nano FePd ..................... 64
3.1.1. Thành phần hạt nano FePd .............................................................. 64

3.1.2. Vi hình thái của hạt nano FePd ....................................................... 66
3.2. Nghiên cứu cấu trúc của hạt nano FePd............................................... 68
3.3. Tính chất từ của hạt nano FePd ............................................................ 82
3.3.1. Tính chất từ của hạt nano FePd ở nhiệt độ phòng .......................... 82
3.3.2. T nh chất từ của hạt nano FePd ở nhiệt độ thấp ............................. 90
Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................... 103
CHƢƠNG 4: CẤU TRÚC VÀ T NH CHẤT T CỦ H T N NO CoPt
CHẾ T O ẰNG PHƢƠNG PHÁP HOÁ KHỬ KẾT HỢP SIÊU ÂM ..... 104
4.1. Nghiên cứu thành phần, vi hình thái của hạt nano CoPt.................... 104
4.1.1. Thành phần hạt nano CoPt ............................................................ 104
4.1.2. Vi hình thái của hạt nano CoPt ..................................................... 106
4.2. Nghiên cứu cấu trúc của hạt nano CoPt ............................................. 110
2


4.3. Tính chất từ của hạt nano CoPt .......................................................... 117
4.3.1. Tính chất từ của hạt nano CoPt ở nhiệt độ phòng........................... 117
4.3.2. T nh chất từ của hạt nano CoPt ở nhiệt độ thấp ............................ 122
Kết luận chƣơng 4 ......................................................................................... 135
KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................... 136
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QU N ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................... 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 139

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
EDS

Phổ tán sắc năng lƣợng

fcc

Lập phƣơng tâm mặt

fct

Tứ giác tâm mặt

H

Từ trƣờng

HC

Lực kháng từ

M

Mô men từ

Mr

Độ từ dƣ

MS

Từ độ bão hòa

tan

Thời gian ủ

Tan

Nhiệt độ ủ

Keff

Hằng số dị hƣớng từ hiệu
dụng

TEM

K nh hiển vi điện tử truyền
qua

HRTEM

Kính hiển vi điện tử truyền
qua phân giải cao

VSM

Từ kế mẫu rung

XRD

Nhiễu xạ tia X

SQUID

Giao thoa kế lƣợng tử

4


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các pha khác nhau tồn tại trong hệ vật liệu Fe-Pd [52]. ..........................19
Bảng 1.2. Các pha khác nhau tồn tại trong hệ vật liệu Co-Pt [52]............................25
Bảng 1.3. Thông số cấu trúc của các pha trong trạng thái trật tự và bất trật tự [46]. 26
Bảng 1.4. Tính chất từ của vật liệu FePd và CoPt so sánh với các vật liệu nam châm
vĩnh cửu và các vật liệu ghi từ khác ..........................................................................32
Bảng 1.5. Một số phƣơng pháp chế tạo và tính chất từ của vật liệu hạt nano Fe-Pd
đã đƣợc nghiên cứu gần đây......................................................................................33
Bảng 1.6. Một số phƣơng pháp chế tạo và tính chất từ của vật liệu hạt nano Co-Pt
đã đƣợc nghiên cứu gần đây......................................................................................34
Bảng 1.7. Một số áp suất tƣơng ứng với bán kính mỗi bọt khí................................45
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của hệ mẫu FexPd100-x. .............................................66
Bảng 3.2a. Hằng số mạng theo nhiệt độ ủ của hệ mẫu Fe42Pd58 và Fe50Pd50. ...........75
Bảng 3.2b. Hằng số mạng theo nhiệt độ ủ của hệ mẫu Fe55Pd45 , Fe60Pd40 và
Fe63Pd37. ....................................................................................................................75
Bảng 3.3. Thành phần và tỷ lệ phần trăm các pha trong mẫu Fe55Pd45 chƣa ủ (a) và ủ
tại (b) 450oC, (c) 550oC và (d) 700oC. ......................................................................81
Bảng 3.4. Các giá trị MS, Keff của mẫu Fe60Pd40 tại nhiệt độ 300 K. ........................98
Bảng 3.5. Các giá trị MS, Keff của mẫu Fe60Pd40 tại nhiệt độ 2 K. ............................99
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của hệ mẫu CoxPt100-x ............................................106
Bảng 4.2. Hằng số mạng theo nhiệt độ ủ của hệ mẫu CoxPt100-x.............................113
Bảng 4.3. Các giá trị MS, Keff của mẫu Co50Pt50 tại nhiệt độ 300 K. ......................130

Bảng 4.4. Các giá trị MS, Keff của mẫu Co50Pt50 tại nhiệt độ 2 K. ..........................131

5


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Giản đồ pha của hệ vật liệu Fe-Pd [52]. ....................................................16
Hình 1.2. Pha bất trật tự (fcc) (a), chuyển sang pha trật tự (fct) (b) sau khi ủ mẫu ở
nhiệt độ thích hợp (hình tròn to màu xám là nguyên tử Pd, hình tròn nhỏ màu đen là
nguyên tử Fe) [95]. ....................................................................................................18
Hình 1.3. Biên phản pha (mặt phẳng đƣợc đánh dấu) trong cấu trúc L10 [13]. ........23
Hình 1.4. Vi cấu trúc của vật liệu Fe-Pd đƣợc quan sát bằng kính hiển vi trƣờng
sáng. Biên pha đƣợc hình thành trong cấu trúc polytwinned (a), và sự xuất hiện của
các biên phản pha trong cấu trúc (b) [107]. ..............................................................24
Hình 1.5. Giản đồ pha của hợp kim Co-Pt [52]. ......................................................25
Hình 1.6. (a) Tinh thể cấu trúc bất trật tự fcc pha A1 và (b) trật tự fct pha L10 [37].
...................................................................................................................................26
Hình 1.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu CoPt trƣớc và sau khi ủ [21]. ................28
Hình 1.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hạt nano Co42Pt58 (a), Ảnh TEM của hạt nano
Co42Pt58 (b), Giản đồ phân bố k ch thƣớc hạt (c), Ảnh HRTEM của hạt nano
Co42Pt58 (d)[19]. ........................................................................................................28
Hình 1.9. (a) Cấu trúc trật tự fct pha L10; (b) xếp xen kẽ các nguyên tử dọc theo trục
c đối với vật liệu có cấu trúc trật tự L10; (c) hình thành các miền biên phản pha
trong các vật liệu có cấu trúc trật tự pha L10 [21].....................................................29
Hình 1.10. Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào tỷ phần pha L10 [63]. ......................36
Hình 1.11. Bố trí hệ điện hóa siêu âm. ......................................................................39
Hình 1.12. Xung dòng điện và xung siêu âm theo thời gian.....................................40
Hình 1.13. Sự hình thành và phát triển của lỗ hổng trong lòng chất lỏng dƣới tác
dụng của sóng siêu âm. Sau nhiều chu kì phát triển lỗ hổng không thể hấp thụ năng
lƣợng sóng siêu âm đƣợc nữa nên bị suy sụp rất nhanh tạo thành các điểm nóng. ..44

Hình 2.1: Hệ điện hoá siêu âm. .................................................................................49
Hình 2.2. Sơ đồ tóm tắt quá trình tạo mẫu FePd. ......................................................49
Hình 2.3a: Bình 3 cổ đựng hỗn hợp dung dịch Fe(C2H3O2)2, Pd(C2H3O2)2, Na2SO4
lúc đầu. ......................................................................................................................52
Hình 2.3b: Bình 3 cổ đựng hỗn hợp dung dịch chứa hạt nano FePd sau quá trình
điện hoá. ....................................................................................................................52
Hình 2.4. Hệ hoá siêu âm. .........................................................................................54
Hình 2.5. Sơ đồ tóm tắt quá trình tạo mẫu CoPt. ......................................................55
6


Hình 2.6. Hình ảnh trong quá trình tạo mẫu CoPt. ...................................................56
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). .........................59
Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý thiết bị VSM...................................................................60
Hình 2.9. (a) Sơ đồ buồng mẫu thiết bị SQUID. (b) Cuộn dây đo độ cảm xoay
chiều. (c) Sơ đồ buồng đo của từ kế SQUID. ...........................................................62
Hình 3.1. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Fe42Pd58.................................................64
Hình 3.2. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Fe50Pd50.................................................65
Hình 3.3. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Fe55Pd45.................................................65
Hình 3.4. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Fe60Pd40.................................................65
Hình 3.5. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Fe63Pd37.................................................66
Hình 3.6: Ảnh TEM của mẫu Fe60Pd40 ngay sau khi chế tạo và biểu đồ phân bố kích
thƣớc hạt. ...................................................................................................................67
Hình 3.7: Ảnh TEM của mẫu Fe60Pd40 khi ủ tại 600oC/1 h và biểu đồ phân bố kích
thƣớc hạt. ...................................................................................................................67
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe42Pd58 chƣa ủ và sau khi ủ tại các nhiệt
độ khác nhau. ............................................................................................................68
Hình 3.9: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe50Pd50 chƣa ủ và sau khi ủ tại các nhiệt
độ khác nhau. ............................................................................................................69
Hình 3.10: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe55Pd45 chƣa ủ và sau khi ủ tại các

nhiệt độ khác nhau. ...................................................................................................69
Hình 3.11: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe60Pd40 chƣa ủ và sau khi ủ tại các
nhiệt độ khác nhau. ...................................................................................................70
Hình 3.12: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe63Pd37 chƣa ủ và sau khi ủ tại các
nhiệt độ khác nhau. ...................................................................................................70
Hình 3.13a: Sự phụ thuộc hằng số mạng vào nhiệt độ ủ của mẫu Fe42Pd58 khi ủ tại
các nhiệt độ khác nhau. .............................................................................................77
Hình 3.13b: Sự phụ thuộc hằng số mạng vào nhiệt độ ủ của mẫu Fe50Pd50 khi ủ tại
các nhiệt độ khác nhau. .............................................................................................77
Hình 3.13c: Sự phụ thuộc hằng số mạng vào nhiệt độ ủ của mẫu Fe55Pd45 khi ủ tại
các nhiệt độ khác nhau. .............................................................................................78
Hình 3.13d: Sự phụ thuộc hằng số mạng vào nhiệt độ ủ của mẫu Fe60Pd40 khi ủ tại
các nhiệt độ khác nhau. .............................................................................................78
Hình 3.13e: Sự phụ thuộc hằng số mạng vào nhiệt độ ủ của mẫu Fe63Pd37 khi ủ tại
các nhiệt độ khác nhau. .............................................................................................79
7


Hình 3.14. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe55Pd45 chƣa ủ (a) và ủ tại (b) 450oC,
(c) 550oC và (d) 700oC. .............................................................................................80
Hình 3.15a: Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe42Pd58 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ......83
Hình 3.15b: Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe50Pd50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. .....84
Hình 3.15c: Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe55Pd45 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ......84
Hình 3.15d: Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd60 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ......85
Hình 3.15e: Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe63Pd37 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ......85
Hình 3.16: Sự phụ thuộc lực kháng từ vào nhiệt độ ủ của hạt nano FexPd100-x. .......87
Hình 3.17. Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa của các mẫu FexPd100-x vào nhiệt độ ủ. 88
Hình 3.18: Sự phụ thuộc của độ từ dƣ vào nhiệt độ ủ của hệ mẫu FexPd100-x. .........89
Hình 3.19. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ từ 450oC
- 700oC đo tại nhiệt độ 300 K....................................................................................90

Hình 3.20a. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
2 K. ............................................................................................................................91
Hình 3.20b. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
50 K. ..........................................................................................................................92
Hình 3.20c. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
150 K. ........................................................................................................................92
Hình 3.20d. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
300 K. ........................................................................................................................93
Hình 3.21. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại 600oC đo tại các nhiệt độ khác
nhau. Hình nhỏ là phóng to vị trí xung quanh gốc tọa độ. ........................................94
Hình 3.22. Sự phụ thuộc nhiệt độ của HC của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ khác
nhau. ..........................................................................................................................95
Hình 3.23. Sự phụ thuộc của HC vào nhiệt độ ủ khi đo tại các nhiệt độ khác nhau
của mẫu Fe60Pd40. ......................................................................................................96
Hình 3.24. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Fe60Pd40 ủ tại nhiệt độ 600oC đo tại
nhiệt độ 300 K và đƣờng làm khớp theo phƣơng trình (3.1). ...................................98
Hình 3.25. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Fe60Pd40 ủ tại nhiệt độ 600oC đo tại
nhiệt độ 2 K và đƣờng làm khớp theo phƣơng trình (3.1). .......................................99
Hình 3.26. Sự phụ thuộc của giá trị từ độ bão hòa của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt
độ khác nhau vào nhiệt độ đo. .................................................................................101
Hình 3.27. Sự phụ thuộc của giá trị độ từ dƣ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại các nhiệt độ
khác nhau vào nhiệt độ đo. ......................................................................................102
8


Hình 4.1. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Co50Pt50 . .............................................104
Hình 4.2. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Co59Pt41 . .............................................105
Hình 4.3. Phổ tán sắc năng lƣợng của mẫu Co73Pt27...............................................105
Hình 4.4a. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của mẫu Co50Pt50 chƣa ủ. ...........107
Hình 4.4b. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của mẫu Co50Pt50 và sau khi ủ tại

nhiệt độ 500oC trong 1 giờ. .....................................................................................107
Hình 4.5a. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của các mẫu Co59Pt41 chƣa ủ. ....108
Hình 4.5b. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của các mẫu Co59Pt41 sau khi ủ tại
nhiệt độ 500oC trong 1 giờ. .....................................................................................108
Hình 4.6a. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của các mẫu Co73Pt27 chƣa ủ. ....109
Hình 4.6b. Ảnh TEM và phân bố k ch thƣớc hạt của các mẫu Co73Pt27 sau khi ủ tại
nhiệt độ 500oC trong 1 giờ. .....................................................................................109
Hình 4.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Co50Pt50 chƣa ủ và ủ tại các nhiệt độ khác
nhau. ........................................................................................................................110
Hình 4.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Co59Pt41 chƣa ủ và ủ tại các nhiệt độ khác
nhau. ........................................................................................................................111
Hình 4.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Co73Pt27 chƣa ủ và ủ tại các nhiệt độ khác
nhau. ........................................................................................................................111
Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn hằng số mạng (a), tỷ số c/a (b) theo nhiệt độ ủ của mẫu
Co50Pt50....................................................................................................................115
Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn hằng số mạng (a), tỷ số c/a (b) theo nhiệt độ ủ của mẫu
Co59Pt41....................................................................................................................116
Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn hằng số mạng (a), tỷ số c/a (b) theo nhiệt độ ủ của mẫu
Co73Pt27....................................................................................................................116
Hình 4.13a. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ....118
Hình 4.13b. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co59Pt41 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ....118
Hình 4.13c. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co73Pt27 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ....119
Hình 4.14. Sự phụ thuộc của từ độ bão hòa của các mẫu CoxPt100-x (x = 50, 59, 73)
vào nhiệt độ ủ. .........................................................................................................120
Hình 4.15. Sự phụ thuộc của lực kháng từ HC vào nhiệt độ ủ của các mẫu CoxPt100-x.
.................................................................................................................................121
Hình 4.16. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ từ 450oC
- 700oC đo tại nhiệt độ 300 K..................................................................................123
9

Hình 4.17a. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
2 K. ..........................................................................................................................124
Hình 4.17b. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
50 K. ........................................................................................................................124
Hình 4.17c. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
150 K. ......................................................................................................................125
Hình 4.17d. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác nhau đo tại
300 K. ......................................................................................................................125
Hình 4.18. Đƣờng cong từ trễ của mẫu Co50Pt50 ủ tại 500oC đo tại các nhiệt độ khác
nhau. Hình nhỏ là phóng to vị trí xung quanh gốc tọa độ. ......................................126
Hình 4.19. Sự phụ thuộc nhiệt độ của HC của mẫu Co50Pt50 ủ tại các nhiệt độ khác
nhau. ........................................................................................................................ 127
Hình 4.20. Sự phụ thuộc của HC vào nhiệt độ ủ khi thay đổi nhiệt độ đo của mẫu
Co50Pt50....................................................................................................................128
Hình 4.21. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Co50Pt50 ủ tại nhiệt độ 500oC đo tại
nhiệt độ 300 K và đƣờng làm khớp theo phƣơng trình (3.1). .................................130
Hình 4.22. Đƣờng cong từ hóa ban đầu của mẫu Co50Pt50 ủ tại nhiệt độ 500oC đo tại
nhiệt độ 2 K và đƣờng làm khớp theo phƣơng trình (3.1). .....................................131
Hình 4.23. Sự phụ thuộc của giá trị từ độ bão hòa vào nhiệt độ đo của mẫu Co50Pt50
đƣợc ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ..........................................................................132
Hình 4.24. Sự phụ thuộc của giá trị độ từ dƣ vào nhiệt độ đo của mẫu Co50Pt50 đƣợc
ủ tại các nhiệt độ khác nhau. ...................................................................................133

10


MỞ ĐẦU
Những phát triển gần đây trong công nghệ lƣu trữ từ tính mật độ cao
hầu hết đều dựa trên các hệ vật liệu mới với năng lƣợng dị hƣớng tinh thể cao

cùng với hiệu ứng từ trở khổng lồ và ứng dụng công nghệ ghi dữ liệu theo
phƣơng vuông góc [62]. Từ những năm 1990 mật độ ghi từ của ổ đĩa cứng
tăng lên liên tục hàng năm và đạt gần nhƣ giá trị tối đa đối với vật liệu ghi từ
thông thƣờng vào đầu những năm 2000 [99, 101]. Nhằm tăng mật độ ghi từ
và tiểu hình hóa các linh kiện điện tử, các loại vật liệu mới đƣợc quan tâm
nghiên cứu để giảm k ch thƣớc các bit ghi từ xuống k ch thƣớc cỡ nano. Các
hạt nano từ cứng mạnh trên cơ sở kim loại chuyển tiếp Fe, Co,… nhƣ FePt,
CoPt, FePd có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong chế tạo phƣơng tiện lƣu trữ
thông tin mật độ cao thế hệ mới do chúng có độ ổn định hóa học cao và dị
hƣớng từ tinh thể lớn với cấu trúc L10 ở pha trật tự [20, 73, 87-90, 97-99, 103,
108]. Bên cạnh đó, các vật liệu trên còn có khả năng ứng dụng làm nam châm
vĩnh cửu nanocomposite và trong y-sinh học [19, 51, 75, 84].
Các vật liệu có cấu trúc pha L10 nhƣ hợp kim FePt, CoPt và FePd với dị
hƣớng từ tinh thể lớn (FePt: Ku= 6,6 - 10 x 107 erg/cm3, CoPt: Ku = 4,9 x 107
erg/cm3 và FePd: Ku = 1,8 x 107 erg/cm3 [99-102]) đã thu hút đƣợc nhiều nhà
khoa học quan tâm nghiên cứu. Sun và cộng sự [76, 78] đã dùng phƣơng pháp
khử để chế tạo hạt nano FePt tách rời một cách riêng rẽ. Các tác giả đó đã thu
đƣợc giá trị lực kháng từ HC của hạt Fe56Pt44 bằng 330 Oe, 3200 Oe và 9000
Oe khi ủ các hạt tƣơng ứng ở các nhiệt độ 500°C, 550°C, 580°C. Các hạt với
giá trị lực kháng từ cao nhƣ vậy có khả năng dùng làm phƣơng tiện chứa
thông tin từ tính mật độ siêu cao. Hạt nano FePt đã đƣợc nghiên cứu chế tạo
bằng phƣơng pháp hóa [75] và đƣa ra các th dụ cho thấy tiềm năng ứng dụng
11


của chúng trong công nghệ lƣu trữ thông tin, làm nam châm vĩnh cửu và trong
lĩnh vực y-sinh học. Hạt nano FePt với k ch thƣớc 9 nm đã đƣợc chế tạo và
cho thấy rằng các hạt nano FePt siêu thuận từ có thể là chất tƣơng phản rất tốt
trong kỹ thuật chụp cộng hƣởng từ hạt nhân [51].
Hạt nano FePd đã đƣợc chế tạo thành công bằng các phƣơng pháp khác

nhau, đã quan sát đƣợc các hạt nano FePd có cấu trúc L10 sau khi xử lý nhiệt
[65, 67, 71]. Các nghiên cứu khác sử dụng phƣơng pháp hóa khử cũng đã chế
tạo thành công hạt FePd k ch thƣớc từ 8 - 27 nm và nghiên cứu lực kháng từ
của mẫu phụ thuộc vào k ch thƣớc hạt cho thấy lực kháng từ giảm khi kích
thƣớc hạt giảm [30, 31].
Hạt nano CoPt đã đƣợc Alloyeau và cộng sự chế tạo sử dụng phƣơng
pháp xung laser có k ch thƣớc trong khoảng từ 2 - 4,8 nm và sau đó ủ nhiệt
[3]. Các tác giả đó đã nghiên cứu ảnh hƣởng của k ch thƣớc hạt đến nhiệt độ
chuyển pha trật tự - bất trật tự trong các hạt CoPt và cho thấy đối với các hạt
k ch thƣớc 2,4 - 3 nm nhiệt độ chuyển pha trật tự - bất trật tự có giá trị 325 –
175oC nhỏ hơn nhiệt độ chuyển pha của vật liệu khối. Hạt nano Co-Pt đƣợc
chế tạo bởi Shen cùng các cộng sự [72] thu đƣợc lực kháng từ HC = 1,25 kOe
đối với mẫu ủ tại 700oC trong 2 giờ. Khảo sát sự phụ thuộc của lực kháng từ
vào thời gian ủ mẫu nhóm tác giả Komogortsev cùng các cộng sự [40] đã thu
đƣợc lực kháng từ HC là 1,59 kOe và 3,3 kOe tại nhiệt độ 275 K khi ủ mẫu tại
400oC trong thời gian tƣơng ứng 4 giờ và 16 giờ.
Các phƣơng pháp hóa, lý nêu trên đã đƣợc sử dụng để chế tạo các vật
liệu nền Fe và Co. Bên cạnh đó, với tác dụng của sóng siêu âm trong việc tạo
dựng môi trƣờng thuận lợi cho phản ứng hình thành hạt nano trong không
gian siêu nhỏ, các phƣơng pháp chế tạo có sử dụng siêu âm bắt đầu đƣợc chú
ý nghiên cứu. Hai hệ vật liệu FePd và FePt với các tỷ phần khác nhau đã đƣợc
12


chế tạo bằng phƣơng pháp hoá siêu âm và có lực kháng từ cao nhất lần lƣợt là
2,1 kOe và 4,36 kOe tại nhiệt độ phòng [2, 87, 88]. Hệ vật liệu FePt với các tỷ
phần khác nhau cũng đã đƣợc chế tạo thành công sử dụng phƣơng pháp điện
hóa siêu âm với lực kháng từ cao nhất là 9 kOe tại nhiệt độ phòng [2].
Với mục đ ch đóng góp thêm những hiểu biết trong việc phát triển các
vật liệu ghi từ mật độ cao, nghiên cứu chế tạo các vật liệu trên nền các kim

loại chuyển tiếp Fe và Co bằng các phƣơng pháp có sử dụng sóng siêu âm,
chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu cho luận án là: “Nghiên cứu chế tạo và
vai trò của chuyển pha cấu trúc trong tính chất từ của hạt nano FePd và
CoPt”.
Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu FePd sử dụng
phƣơng pháp điện hóa siêu âm và thử nghiệm chế tạo hệ vật liệu CoPt sử
dụng phƣơng pháp hóa khử kết hợp siêu âm. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các
điều kiện chế tạo mẫu lên tính chất cấu trúc, và đánh giá vai trò của chuyển
pha cấu trúc trong tính chất từ của vật liệu FePd và CoPt.
Phƣơng pháp nghiên cứu: Luận án đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng
pháp thực nghiệm, kết hợp với phân tích số liệu đo đạc nhằm khảo sát ảnh
hƣởng các điều kiện chế tạo mẫu lên tính chất cấu trúc và tính chất từ, đánh
giá vai trò của chuyển pha cấu trúc trong tính chất từ của vật liệu. Vi hình thái
và cấu trúc của mẫu đƣợc phân tích bằng các phép đo hiện đại nhƣ hiển vi
điện tử truyền qua và nhiễu xạ tia X. Tính chất từ của mẫu đƣợc khảo sát bằng
từ kế mẫu rung và giao thoa kế lƣợng tử siêu dẫn. Các phép đo và phân t ch
hầu hết đƣợc thực hiện trên các thiết bị hiện đại có độ tin cậy cao tại các cơ sở
nghiên cứu trong nƣớc, một số phép đo đƣợc thực hiện tại các phòng thí
nghiệm nƣớc ngoài.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:
13


+ Ý nghĩa khoa học:
- Hƣớng nghiên cứu về vật liệu từ cứng, k ch thƣớc nano mà luận án
thực hiện là một trong những vấn đề thời sự, đã và đang thu hút đƣợc sự quan
tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Hệ vật liệu nano từ cứng có tiềm năng
ứng dụng lớn trong lĩnh vực phát triển các vật liệu ghi từ mật độ cao nói riêng
và trong các lĩnh vực khoa học và đời sống nói chung.
- Luận án trình bày các phƣơng pháp chế tạo mới, đơn giản, cho kết quả

tốt để chế tạo hệ vật liệu từ cứng có cấu trúc nano.
- Luận án đã tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống các ảnh hƣởng
của điều kiện công nghệ chế tạo tới cấu trúc, tính chất từ của vật liệu. Các yếu
tố dẫn đến sự thay đổi cấu trúc và tính chất từ của vật liệu đã đƣợc thảo luận
trong luận án.
+ Ý nghĩa thực tiễn:
- Kết quả nghiên cứu có hệ thống của luận án về hai hệ vật liệu FePd và
vật liệu CoPt sẽ đóng góp thêm cho những hiểu biết về vật liệu cả về tính chất
từ lẫn tính chất cấu trúc.
- Kết quả của luận án có thể đƣợc dùng để định hƣớng nghiên cứu ứng
dụng chế tạo vật liệu ghi từ mật độ cao, đồng thời tiểu hình hóa các phƣơng
tiện ghi từ.
Nội dung của luận án gồm 5 phần:
Chƣơng 1: Trình bày tổng quan về hệ vật liệu FePd và CoPt, một số đặc
trƣng cấu trúc tinh thể, tính chất từ và các thông số liên quan của hai hệ vật
liệu này.

14


Chƣơng 2: Các phƣơng pháp thực nghiệm - Phƣơng pháp chế tạo mẫu,
giới thiệu các thiết bị thực nghiệm đƣợc sử dụng để nghiên cứu các hệ mẫu
trong luận án.
Chƣơng 3: Trình bày các kết quả nghiên cứu về cấu trúc và tính chất từ
của hạt nano FePd chế tạo bằng phƣơng pháp điện hóa siêu âm.
Chƣơng 4: Trình bày các kết quả nghiên cứu về cấu trúc và tính chất từ
của hạt nano CoPt chế tạo bằng phƣơng pháp hóa khử kết hợp siêu âm.
Phần kết luận: Nêu những kết quả cơ bản nhất của luận án.

15

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu Fe-Pd
Trong các hệ vật liệu nền Fe và Co có cấu trúc trật tự L10 nhƣ FePt,
CoPt, …, hợp kim FePd cũng là một hệ vật liệu có dị hƣớng từ tinh thể lớn và
có nhiều tính chất từ đáng chú ý có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng. Các
tính chất từ của hệ vật liệu này phụ thuộc nhiều vào cấu trúc tinh thể. Hợp
kim FePd có thể tồn tại với các cấu trúc khác nhau tuỳ thuộc vào nhiệt độ ủ và
hợp phần của vật liệu. Tính từ cứng cao của hệ vật liệu này thƣờng gắn với
cấu trúc tứ giác tâm mặt (face-centered tetragonal - fct) L10 đƣợc hình thành
khi ủ nhiệt tạo chuyển pha bất trật tự - trật tự khiến vật liệu có lực kháng từ
lớn [2, 67, 87, 89, 98].
1.1.1. Giản đồ pha của hệ vật liệu Fe-Pd

Hình 1.1. Giản đồ pha của hệ vật liệu Fe-Pd [52].

16


Hình 1.1 thể hiện giản đồ pha của hệ hợp kim FePd [52]. Các pha của
hệ hợp kim hình thành tại các điều kiện nhiệt độ và tỷ phần khác nhau. Tính
chất từ của hệ vật liệu có thể thay đổi khi thay đổi các thông số này, từ các
dạng vật liệu từ mềm nhƣ FePd3 với các tỷ phần trên 60 % của Pd đến vật liệu
từ cứng FePd với tỷ phần Pd trong khoảng 50 – 60 % và nhiệt độ dƣới 800°C.
Trong pha từ cứng, ta có thể thấy nhiệt độ chuyển pha từ tính là cỡ trên 400°C
tùy thuộc vào các tỷ phần khác nhau. Pha từ cứng này thƣờng đƣợc gắn với
cấu trúc trật tự γ1 của hợp kim FePd có cấu trúc tứ giác tâm mặt (fct) loại L10.
1.1.2. Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Fe-Pd
Hợp kim FePd tại pha trật tự L10 thể hiện tính tứ giác dọc theo trục c,

có năng lƣợng dị hƣớng từ tinh thể đơn trục cao [18], độ bền cơ học tốt,
chống ăn mòn hóa học tốt [101]. Hệ hợp kim Fe-Pd có thể tồn tại trong trạng
thái bất trật tự với sự phân bố của các nguyên tử Fe và Pd là tự do hay trật tự
một phần hoặc trong trạng thái trật tự hoàn toàn, mà ở đó các nguyên tử Fe và
Pd chiếm những vị tr xác định (hình 1.2). Trong trạng thái trật tự, hợp kim
FePd3 có cấu trúc lâp phƣơng tâm mặt (face-centered cubic - fcc) kiểu L12
(loại AuCu3) còn hợp kim FePd có cấu trúc fct kiểu L10 (loại AuCu).
Trong pha trật tự L10, các nguyên tử Fe chiếm giữ các vị trí (000), (½
½ 0) và Pd chiếm giữ các vị trí (½ 0 ½), (0 ½ ½) tạo nên các mặt phẳng luân
phiên dọc theo trục c, dẫn tới sự méo mạng tứ diện, đối với pha lập phƣơng
bất trật tự (hình 1.2). Trong pha trật tự FePd3 kiểu L12, các nguyên tử Pd (Fe)
chiếm giữ vị trí (000) và các nguyên tử Fe (Pd) chiếm giữ các vị trí (½ ½ 0),
(0 ½ ½) và (½ 0 ½).

17


Hình 1.2. Pha bất trật tự (fcc) (a), chuyển sang pha trật tự (fct) (b) sau khi ủ
mẫu ở nhiệt độ thích hợp (hình tròn to màu xám là nguyên tử Pd, hình tròn
nhỏ màu đen là nguyên tử Fe) [95].
Ở cấu trúc trật tự hoàn toàn L10 (fct), các nguyên tử Fe và Pd sẽ lần
lƣợt chiếm các mặt phẳng kế tiếp nhau dọc theo trục c của ô nguyên tố, trong
khi đó ở cấu trúc bất trật tự (fcc), xác suất các nguyên tử Fe và Pd chiếm bất
kỳ mặt phẳng nguyên tử nào là hoàn toàn nhƣ nhau.
1.1.3. Sự hình thành pha L10 trong vật liệu Fe-Pd
Các pha tồn tại trong hệ vật liệu Fe-Pd đƣợc thể hiện trong hình 1.1 và
bảng 1.1 [52], chi tiết nhƣ sau: (1) L là pha lỏng tồn tại ở nhiệt độ trên
1310°C đối với nồng độ nguyên tử trong hệ Fe-Pd tƣơng đƣơng; (2) δ-Fe pha
nhiệt độ cao trong khoảng từ 1394°C đến 1538°C ở đây tồn tại pha lập
phƣơng tâm khối (bcc) với tỷ phần Fe-Pd là 0-3,7 % nguyên tử Pd; (3) pha αFe cấu trúc lập phƣơng tâm khối (bcc) tồn tại dƣới 912oC với tỷ phần nguyên

tử Pd lên tới 3,5 %; (4) γ-FePd tồn tại pha A1 cấu trúc lập phƣơng tâm mặt
(fcc) tại nhiệt độ trong khoảng từ pha lỏng đến ~ 800°C đối với hầu hết các tỷ
phần Fe-Pd; (5) pha γ1-L10 với nhiệt độ chuyển pha bất trật tự - trật tự dao
18


động trong khoảng từ 605°C (đối với tỷ phần 48,5 % Pd) đến 790°C (~ 60 %
Pd); (6) pha γ2-L12 với tỷ phần nguyên tử Pd từ ~ 62 % đến 85 % Pd với nhiệt
độ chuyển pha bất trật tự - trật tự tối đa là 820°C tại ~ 66 % Pd. Đối với vùng
có 50 % nguyên tử Pd, pha L10 tồn tại ở vùng hai pha từ 700°C đến 660°C và
tồn tại đơn pha đối tới nhiệt độ < 660°C.
ảng 1.1. Các pha khác nhau tồn tại trong hệ vật liệu Fe-Pd [52].
Tỷ phần nguyên
tử Pd (% Pd)
0 - 100

L
δ-Fe

0 – 3,7

α-Fe

0 – 3,5

γ-FePd

0 – 100

γ1-L10

48,5 – 60

γ2- L12

62 - 85

Cấu trúc pha
Lỏng
A2 lập phƣơng
tâm khối (bcc)
A2 lập phƣơng
tâm khối (bcc)
A1 lập phƣơng
tâm mặt (fcc)
L10 tứ giác tâm
mặt (fct)
L12 lập phƣơng
tâm mặt (fcc)

Tính chất từ

Sắt từ
Thuận từ
Sắt từ

Hultgren và Zopffe đã công bố trong nghiên cứu của mình về hằng số
mạng của hai pha L10 và

1, trong đó pha trật tự L10 có hằng số mạng a =

3,852 Å, c = 3,723 Å, và tỷ lệ c/a = 0,967 trong khi đó với cùng tỷ phần Fe-Pd
pha A1 có hằng số mạng a = 3,80 Å [34]. Một số nghiên cứu cũng cho thấy
rằng nhiệt độ Curie của pha A1 và L10 cũng rất khác nhau. Đối với mẫu FePd
có tỷ lệ thành phần 50:50, pha A1 có nhiệt độ Curie trong khoảng từ 400oC 480oC, trong khi đó pha L10 lại có nhiệt độ Curie dao động trong khoảng
420oC - 490oC [91, 95]. Từ đây ta có thể phỏng đoán rằng nhiệt độ Curie của
FePd phụ thuộc nhiều vào cả sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể và mức độ
trật tự hoá học, cả hai điều trên lại đều phụ thuộc vào điều kiện chế tạo của
vật liệu.
19


Các nghiên cứu ủ đẳng nhiệt đã mô tả những thay đổi trong cấu trúc
của vật liệu FePd vi cấu trúc nhƣ là một hàm biến thiên theo thời gian ủ.
Trong giai đoạn đầu của quá trình chuyển pha từ 1 → L10, đã quan sát thấy
trong mẫu FePd đơn tinh thể pha

1 đƣợc ủ ở 550°C trong 4 giờ, cấu trúc

trong giai đoạn này thể hiện là cấu trúc tƣơng phản nhám “tweed contrast”
[106]. Cấu trúc “tweed contrast” đƣợc hình thành là do sự tồn tại của sóng
dịch chuyển đàn hồi của các nguyên tử làm biến dạng mạng tinh thể ban đầu,
điều này gây ra bởi sự chuyển pha nội tại, đây là dấu hiệu của sự tạo mầm của
pha mới [91, 106]. Giai đoạn sau của quá trình chuyển pha trật tự đƣợc đặc
trƣng bởi một cấu trúc vi mô “polytwinned” (đây là một hỗn hợp bao gồm hai
hoặc nhiều hơn các phần đƣợc đảo ngƣợc theo hƣớng đối với nhau (thƣờng là
do sự phản chiếu trong một mặt phẳng cụ thể) bao gồm các microtwins (thang
nano) và macrotwins (thang micron) [6, 39, 45, 107].
Zhang và cộng sự [107, 108] đã quan sát đƣợc sự hình thành và chuyển
pha trong quá trình ủ đẳng nhiệt của FePd trong khoảng nhiệt độ từ 500°C650°C là quá trình tạo mầm và phát triển của pha L10. Trong đó cấu trúc

“tweed contrast” hình thành do sự tạo mầm của pha L10 xảy ra theo ba hƣớng
riêng rẽ trên mạng tinh thể A1. Hằng số mạng giữa các pha A1 và L10 là do
sự biến dạng mạng tinh thể và các dải microtwin hình thành dọc theo các mặt
phẳng {110} trong mạng A1.
Vlasova cùng các cộng sự [92, 93] cũng đã công bố trong nghiên cứu
của mình rằng, quá trình chuyển pha bất trật tự - trật tự A1⟶L10 không đơn
giản chỉ là sự méo mạng tinh thể trong pha A1, mà trong quá trình hình thành
pha L10 trong cấu trúc tinh thể xuất hiện thêm một pha trung gian là pha A6
[92]. Họ đề xuất rằng quá trình chuyển pha A1⟶L10 là sự kết hợp của hai
quá trình A1⟶A6 và A6⟶L10, trong đó chuyển pha A1⟶A6 xảy ra thông
20


qua quá trình dịch chuyển phối vị (không khuếch tán) trong khi quá trình
chuyển pha A6⟶L10 là một quá trình trật tự hoá học [92, 93].
Nguyên nhân chính của quá trình chuyển pha bất trật tự - trật tự là do
sự tạo mầm và phát triển mầm pha trật tự L10 trong mạng tinh thể, điều này
dẫn đến sự thay đổi trong xác suất chiếm giữ các vị trí nút mạng trong mạng
tinh thể, dẫn đến sự méo mạng kéo theo thay đổi hằng số mạng c/a sẽ nhỏ hơn
1. Quá trình chuyển pha bất trật tự - trật tự phụ thuộc rất nhiều vào các điều
kiện chế tạo vật liệu [91, 92] đặc biệt là quá trình xử lý nhiệt. Chế độ ủ đƣợc
điều chỉnh để các nguyên tử có đủ năng lƣợng nhiệt để chuyển động tới vị trí
của chúng và định xứ ở đó (hình 1.2) [92].
Sự sắp xếp trật tự của các nguyên tử trong hợp kim tạo ra nội năng nhỏ
hơn so với sắp xếp bất trật tự, điều này dẫn tới việc tạo ra siêu cấu trúc ở nhiệt
độ thấp [41]. Ở nhiệt độ cao kích thích nhiệt làm tăng sự linh động của
nguyên tử, do đó làm giảm mức độ trật tự của siêu cấu trúc. Sự thay đổi của
cấu trúc từ trạng thái trật tự sang trạng thái bất trật tự và ngƣợc lại gọi là
chuyển pha bất trật tự - trật tự [16, 82-84, 106]. Ở cấu trúc trật tự hoàn toàn
fct pha L10, các nguyên tử Fe và Pd sẽ lần lƣợt chiếm các mặt phẳng kế tiếp

nhau dọc theo trục c của ô nguyên tố, trong khi đó ở cấu trúc bất trật tự (fcc,
gọi là cấu trúc A1 (hình 1.2) [92, 98]), xác suất các nguyên tử chiếm bất kỳ vị
tr nào cũng nhƣ bất kỳ mặt phẳng nguyên tử nào là hoàn toàn nhƣ nhau.
Trong quá trình chuyển pha bất trật tự - trật tự, những nguyên tử Fe và Pd sẽ
di chuyển vào trong tinh thể để sắp xếp lần lƣợt trong các mặt phẳng xen kẽ,
dẫn đến sự co lại theo phƣơng trục c. Quá trình chuyển pha trật tự xảy ra dọc
theo phƣơng tinh thể và hình thành những vùng tứ giác trật tự sao cho trục c
của pha fct trở nên song song với một trong các trục [100] của pha fcc. Do
bán kính nguyên tử của Fe và Pd khác nhau, rFe = 1,56 Å và rPd = 1,69 Å tạo
21