Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

Rozdział 10
Tlenki w układach nanocząstek Fe-Cr - model struktury cząstek
Badania procesów utleniania stopów Fe-Cr (omówione szczegółowo w podrozdziale
3.4) wskazują, Ŝe w materiałach, w których koncentracja chromu nie przekracza 13.83 at.%,
spodziewać się naleŜy głównie tlenków Ŝelaza, takich jak: Fe 1-x O, Fe 3 O 4 , α-Fe 2 O 3
czy Fe(Fe 2-x , Cr x )O 4 [114, 118], a dla zawartości x ≥ 13.83 at.% Cr - stabilnego tlenku chromu
Cr 2 O 3 , przeciwdziałającemu dalszemu utlenianiu tych materiałów i zapewniającemu im
odporność chemiczną [89, 117]. Obserwacje te znajdują takŜe potwierdzenie w przypadku
badanych w niniejszej rozprawie nanocząstek, a w szczególności dotyczą tlenków
dominujących w warstwie powierzchniowej cząstek w zaleŜności od składu chemicznego
materiału Fe-Cr. Świadczy o tym odstępstwo parametru komórki elementarnej od prawa
Vegarda (patrz podrozdział 8.1), gdzie wzbogaceniu w Ŝelazo (wzbogaceniu w chrom) rdzeni
cząstek bogatych w chrom (bogatych w Ŝelazo) - towarzyszy spadek (wzrost) jego wartości,
wskazujący na obecność tlenków chromu (tlenków Ŝelaza) na powierzchni tych cząstek.
W przypadku nanocząstek Fe-Cr o x = 0 – 47.68 at.% Cr, grubość powierzchniowej
warstwy tlenkowej d - oszacowana z badań rentgenowskich i mössbauerowskich -
nie przekracza 2 nm. Najgrubszą warstwę tlenkową (~2 nm) zaobserwowano dla cząstek
Fe-Cr (8.86 at.% Cr). Biorąc pod uwagę antykorozyjne właściwości Cr, taka grubość powłoki
tlenkowej jest nieco zaskakująca, jeśli porówna się ją z warstwą powierzchniową oszacowaną
dla nanocząstek Fe (d ~ 1.7 nm) [16]. Uzyskane wyniki wskazują, Ŝe cząstki Ŝelaza
z 8.86 at.% domieszką chromu w procesie wytwarzania uległy utlenieniu w większym
stopniu, niŜ cząstki czystego Ŝelaza. Przyczyna tego tkwi prawdopodobnie w nieco innym
sposobie otrzymania nanocząstek Fe-Cr i nanocząstek Fe - materiałami wyjściowymi tych
pierwszych były, otrzymane metodą stapiania indukcyjnego, materiały objętościowe Fe-Cr;
a tych drugich - pentakarbonylek Ŝelaza Fe(CO) 5 (a nie metaliczne Ŝelazo) (patrz rozdział 6).
77