Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao

kích thước hạt không bị tăng đáng kể, điều này không 
thể đạt được trong quá trình thiêu kết thông thường. Do đó, SPS có thể sử dụng để 
chế tạo vật liệu khối có cấu trúc nano hoặc vật liệu nano composit. Ngoài ra, để tận 
dụng tốc độ gia nhiệt cao và thời gian giữ nhiệt ngắn hơn, SPS có thể hạn chế đáng 
kể các phản ứng không mong muốn có thể xảy ra trong quá trình thiêu kết thông 
58 
thường, do đó có thể tránh được sự hình thành các pha sản phẩm không mong muốn. 
Tuy nhiên, hiện tượng duy nhất được chứng minh bằng thực nghiệm được điều khiển 
bởi dòng điện chạy qua pít-tông – khuôn ép - mẫu là hiệu ứng Joule. Các hiện tượng 
khác như sự hình thành plasma, nhiệt độ cục bộ cao tại khu vực tiếp xúc giữa các hạt, 
tăng cường khuếch tán vật liệu khi hình thành khu vực tiếp xúc, cũng có thể diễn ra 
đồng thời. Tuy nhiên, chúng chưa được chứng minh một cách rõ ràng, do các hiệu 
ứng này khá nhỏ so với hiệu ứng Joule chiếm ưu thế [105]. 
Các mẫu trong luận án được chế tạo trên hệ SPS Dr. Sinter 515S Syntex (hình 
2.22) đặt tại PTN Hóa luyện kim đất hiếm, Viện Hóa học và Khoa học Vật liệu Đông 
Paris, CNRS, CH Pháp. 
Hình 2.22. Hệ thiêu kết xung điện Plasma Dr. Sinter 515S Syntex 
Kết luận chương 2 
Các hệ mẫu nghiên cứu được chế tạo bằng các phương pháp nghiền cơ năng 
lượng cao kết hợp với ủ nhiệt. Các quá trình thực nghiệm và các phép đo nghiên cứu 
cấu trúc, các tính chất điện-từ của các mẫu đã được tiến hành trên các thiết bị thí 
nghiệm tại Phòng Vật lý Các Vật liệu Từ và Siêu dẫn, Phòng thí nghiệm trọng điểm 
Quốc gia về Thiết bị và Linh kiện điện tử thuộc Viện Khoa học Vật liệu; PTN Hóa 
luyện kim đất hiếm, Viện Hóa học và Khoa học Vật liệu Đông Paris, CNRS, CH 
Pháp; PTN BL8 thiết bị bức xạ gia tốc hạt nhân SIAM Photon, Nakhon Ratchasima, 
Thái Lan. Đây là những thiết bị tự xây dựng và thiết bị thương mại có độ tin cậy cao. 
59 
Chương 3 
ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỆ VẬT LIỆU TỪ 
NANO Fe-Co CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN CƠ 
NĂNG LƯỢNG CAO 
Các tính chất vật lý hệ hạt nano từ có quan hệ mật thiết với các đặc trưng cấu 
trúc, kích thước, phân bố kích thước hạt và dạng thù hình của vật liệu. Các đặc trưng 
này không chỉ phụ thuộc vào các phương pháp tổng hợp mà còn chịu ảnh hưởng của 
các tham số công nghệ cụ thể trong một phương pháp. Trong chương này, chúng tôi 
trình bày những kết quả nghiên cứu chế tạo và đặc trưng của các mẫu Fe-Co với hai 
mục tiêu: 
- Tìm chế độ công nghệ tối ưu để chế tạo vật liệu Fe100-xCox (x = 0, 25, 35, 40, 
50 và 75) bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao. 
- Khảo sát các đặc trưng về cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, dạng thù hình và 
tính chất từ của hệ vật liệu Fe100-xCox theo thời gian nghiền và nhiệt độ ủ. 
3.1. Khảo sát điều kiện công nghệ tối ưu để chế tạo vật liệu từ nano Fe-Co bằng 
phương pháp nghiền cơ năng lượng cao 
Nghiền cơ năng lượng cao là kỹ thuật xử lý vật liệu trong các điều kiện không 
cân bằng nhằm tạo ra vật liệu có cấu trúc và thành phần mong muốn để tăng cường 
cơ, hóa, lý tính của chúng. Bằng kỹ thuật này có thể cho phép: (i) tổng hợp (hợp kim 
hóa) các vật liệu có các pha hợp kim bền, nửa bền, các hợp kim mới có cấu trúc và 
tính chất đặc biệt, và (ii) tạo các hạt bột mịn kích thước nanomet. Cơ chế hợp kim 
hóa trong kỹ thuật nghiền cơ năng lượng cao là quá trình đứt gãy, biến dạng, hàn 
nguội liên tục của các hạt bột do năng lượng va đập cơ học cao từ bi nghiền. Quá 
trình này làm giảm cỡ hạt và dẫn đến các hạt bột bị biến dạng dẻo nặng gây ra các sai 
hỏng mạng tinh thể, sai hỏng trong cấu trúc và tăng cường sự khuếch tán của các 
nguyên tố hòa tan vào ô mạng. Nếu tiếp tục nghiền, quá trình hợp kim hóa có thể xảy 
ra ở cấp độ nguyên tử. Kết quả của quá trình này là hình thành dung dịch rắn, liên 
kim loại, hoặc thậm chí một pha VĐH. Bằng kỹ thuật này, nhiều vật liệu từ vô định 
hình hay vật liệu từ cấu trúc nanô đã được nghiên cứu và chế tạo. 
Kỹ thuật nghiền cơ năng lượng cao liên quan đến vật liệu đầu vào, phương tiện 
nghiền và các thông số của quá trình nghiền như: kiểu máy nghiền, cối nghiền, năng 
lượng nghiền, thời gian nghiền, bi nghiền, tỉ số bi/bột, môi trường nghiền, thể tích 
60 
nghiền, tác nhân nghiền và nhiệt độ nghiền. Các thông số nghiền này liên quan mật 
thiết với nhau và quyết định chất lượng sản phẩm đầu ra. Thiết bị nghiền năng lượng 
cao được dùng trong luận án này là hệ Planetary mono mill (PULVERISETTE 6 
classic line), hãng Fritch GmbH, Đức được mô tả chi tiết trong Chương 2. 
Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, với hệ thiết bị nghiền hành tinh Fritsch 
P6 tại Viện Khoa học vật liệu, thông số công nghệ nghiền chính được chúng tôi tập 
trung nghiên cứu là tốc độ nghiền, tỉ lệ bi/bột, thời gian nghiền và môi trường nghiền. 
Môi trường nghiền được nghiên cứu là môi trường nghiền khô với khí trơ Argon hoặc 
Nitơ để tránh oxi hóa vật liệu trong quá trình nghiền, đặc biệt ở phạm vi kích thước 
nano. Ngoài môi trường khí trơ bảo vệ, các mẫu vật liệu cũng được nghiên cứu nghiền 
trong môi trường đơn giản hơn là môi trường không khí và không sử dụng bất kỳ thiết 
bị đặc biệt nào để chuẩn bị hay lưu giữ vật liệu. 
Các bột hợp kim Fe-Co được tổng hợp bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng 
cao từ các bột Fe và Co sạch có kích thước ban đầu khoảng vài chục µm. Để khảo sát 
các điều kiện công nghệ tối ưu để chế tạo hệ vật liệu nano Fe-Co mong muốn, chúng 
tôi chọn bắt đầu nghiền từ hệ hợp kim thành phần 60% atm Fe và 40% atm Co. Tỷ lệ 
thành phần 60/40 là tỉ lệ tương đối trung gian, ở giữa 2 khoảng hợp phần Fe50Co50 và 
Fe65Co35, được cho là hợp phần có từ độ bão hòa MS cao nhất [30]. Các thông số 
nghiền thích hợp đối với thành phần này sẽ là cơ sở tốt để áp dụng nghiên cứu chế 
tạo cho các thành phần vật liệu nano Fe-Co khác. 
3.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ nghiền 
Trong nghiền cơ năng lượng cao, tốc độ nghiền càng cao đồng nghĩa với việc 
bột nghiền nhận được nhiều động năng hơn. Động năng của máy nghiền (được tính 
theo công thức 𝐸 ൌ ଵଶ 𝑚𝑣ଶ, trong đó m là khối lượng và 𝑣 là vận tốc tương đối của 
máy nghiền) sẽ được truyền cho bột nghiền. Do đó, động năng cung cấp cho bột 
nghiền càng cao khi vận tốc tương đối của máy nghiền càng cao. 
Máy nghiền hành tinh Pulverisette 6 của hãng Fritsch có tốc độ nghiền có thể thay 
đổi trong khoảng từ 50-600 vòng/phút, cối nghiền và đĩa nghiền được thiết kế quay 
ngược chiều nhau để tăng năng lượng nghiền. Từ các thông số kỹ thuật của máy nghiền, 
giá trị tốc độ nghiền được lựa chọn khảo sát nghiền bột vật liệu Fe60Co40 là 350, 450 
và 550 vòng/phút với cùng tỷ lệ bi/bột 15/1 và thời gian nghiền 10 giờ. 
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của các mẫu vật liệu Fe60Co40 sau khi nghiền 
61 
ở các tốc độ khác nhau được thể hiện trên hình 3.1. Mẫu được ký hiệu FC40-10h-
350, FC40-10h-450 và FC40-10h-550 tương ứng với tốc độ nghiền 350, 450 và 550 
vòng/phút. 
40 50 60 70 80
Bột Co
Góc 2 (độ)
Cư
ờn
g đ
ộ (
đvt
đ)
FC40-10h-350
FC40-10h-450
Bột Fe
(110)
(200)
(211)
FC40-10h-550
JCPDS 48-1816
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu FC40-10h, tỉ lệ bi/bột là 15/1 ở các tốc 
độ nghiền khác nhau. 
Giản đồ nhiễu xạ trên hình 3.1 cho thấy cả 3 mẫu đều chứa các đỉnh nhiễu xạ 
đặc trưng của pha tinh thể bcc-Fe tại góc 2θ tương ứng là 44, 65 và 83o. Mẫu thu được 
là đơn pha FeCo phù hợp với thẻ chuẩn JCPDS 48-1816. Không thấy sự xuất hiện 
của đỉnh nhiễu xạ ứng với pha ô xít. Độ rộng của các đỉnh nhiễu xạ tăng dần từ mẫu 
FC40-10h-350 đến mẫu FC40-10h-550. Điều này cho biết kích thước tinh thể trung 
bình giảm dần từ mẫu FC40-10h-350 xuống mẫu FC40-10h-550. Nguyên nhân của 
hiện tượng này chủ yếu có thể do ảnh hưởng của tốc độ nghiền, khi tốc độ nghiền 
tăng dẫn tới năng lượng va chạm tăng, hạt sẽ nhanh chóng giảm kích thước. Quan sát 
kỹ hơn tại vị trí góc 2θ = 47 và 76o, đối với mẫu FC40-10h-350, vẫn tồn tại một đỉnh 
nhiễu xạ nhỏ của pha Co đầu vào. Như vậy có thể nói pha Fe60Co40 vẫn chưa được 
hợp kim hóa hoàn toàn, vẫn còn một phần Co tồn tại riêng biệt trong thành phần pha. 
Đỉnh này gần như không quan sát thấy trong mẫu FC40-10h-450 và biến mất hoàn 
toàn trong mẫu FC40-10h-550. Như vậy có thể kết luận, sau khi nghiền 10 giờ, ở tốc 
độ nghiền 350 vòng/phút mẫu chưa được hợp kim hóa hoàn toàn. Đối với tốc độ 
nghiền 450 và 550 vòng/phút, các giá trị về cường độ, độ rộng vạch là gần tương 
62 
đương, vật liệu đã được hợp kim hóa hoàn toàn, không còn dấu hiệu của pha Co riêng 
biệt cũng như không hình thành pha ô-xít. Như vậy giá trị tốc độ nghiền từ 450 
vòng/phút trở lên đều có thể được lựa chọn. Như đã trình bày ở trong chương thực 
nghiệm, tốc độ nghiền càng cao sẽ càng sản sinh nhiều nhiệt năng và tăng khả năng 
lẫn tạp chất vào vật liệu. Vì vậy, để đảm bảo khả năng hợp kim hóa hoàn toàn và 
giảm thiểu tác động của nhiệt năng trong quá trình nghiền, chúng tôi lựa chọn giá trị 
tốc độ nghiền tối ưu là 450 vòng/phút để nghiền các mẫu vật liệu nano Fe-Co sau 
này. 
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bi/bột 
Tỷ lệ bi trên bột (Ball to Powder Ratio - BPR) là một thông số đặc trưng quan 
trọng của quá trình nghiền. Giá trị này đã được các nghiên cứu sử dụng trong khoảng 
biến thiên rất rộng từ 1/1 [106] đến 1000:1 [107]. Các giá trị tỷ lệ rất cao thường ít 
được sử dụng hơn, và những giá trị như 1000:1, 220:1 [108] chỉ được sử dụng trong 
một vài trường hợp cá biệt nhằm mục tiêu tạo ra hoặc đẩy nhanh hiệu ứng mong muốn 
nào đó. Khoảng giá trị BPR từ 4/1 đến 30/1 thường được sử dụng nhiều hơn trong 
thực tế. Trong đó giá trị BPR 10/1 được sử dụng phổ biến nhất trong việc nghiền vật 
liệu dạng bột với dung tích nghiền nhỏ hoặc quy mô phòng thí nghiệm ví dụ như máy 
nghiền hành tinh Fritsch, máy nghiền lắc Spex. Tuy nhiên nếu cần nghiền một khối 
lượng vật liệu lớn, để đạt được hiệu quả thì BPR cần cao hơn, cỡ 50/1 thậm chí là 
100/1. Để tăng giá trị BPR người ta có thể tăng số lượng (hoặc khối lượng) bi nghiền 
hoặc giảm khối lượng vật liệu nghiền. Giá trị này cũng có thể tăng bằng cách tăng 
kích thước bi hoặc dùng bi nghiền có khối lượng riêng lớn hơn, ví dụ như dùng bi 
Cacbit Wolfram thay cho bi thép. 
BPR có ảnh hưởng quan trọng lên thời gian nghiền cần thiết để tạo thành một 
trạng thái pha nào đó của vật liệu nghiền. BPR càng cao thì thời gian nghiền yêu cầu 
càng ngắn. Ví dụ: pha vô định hình hình thành trong Ti-33at.%Al sau khi nghiền 7 
giờ trong máy nghiền Spex với BPR là 10/1, trong 2 giờ ở BPR là 50/1 và trong 1 giờ 
ở BPR là 100/1 [109]. BPR cao sẽ làm tăng tỷ phần khối lượng của các bi nên số va 
đập trên một đơn vị thời gian sẽ tăng. Kết quả là năng lượng tăng và quá trình hợp 
kim hóa xảy ra nhanh. Tuy nhiên, cùng với năng lượng nghiền cao, nhiệt năng sẽ 
được tạo ra nhiều hơn, điều này có thể ảnh hưởng tốt hoặc không tốt đến chất lượng 
và thành phần bột thành phẩm. 
63 
Trong nghiên cứu của chúng tôi, vì môi trường nghiền là khô, nhiệt độ tăng cao 
sẽ tăng mức độ oxi hóa của vật liệu, đặc biệt là ở phạm vi kích thước hạt nhỏ. Từ đó, 
giá trị BPR được lựa chọn khảo sát trong luận án bao gồm 10/1; 15/1 và 20/1. Kết 
quả phân tích nhiễu xạ tia X của các mẫu vật liệu Fe60Co40 sau nghiền được thể hiện 
trên hình 3.2. Mẫu được ký hiệu FC40-10h-10, FC40-10h-15 và FC40-10h-20 tương 
ứng với giá trị BPR là 10/1; 15/1 và 20/1. Tốc độ nghiền được chọn theo tốc độ tối 
ưu ở trên là 450 vòng/phút, thời gian nghiền là 10 giờ. 
40 50 60 70 80Góc 2 (độ)
Cư
ờn
g đ
ộ (
đvt
đ)
FC40-10h-10
FC40-10h-15
(211)(200)
FC40-10h-20
(110)
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Fe60Co40 với các tỉ lệ bi/bột khác nhau 
nghiền 10 giờ, tốc độ nghiền 450 vòng/phút. 
Trên hình 3.2 cho thấy giản đồ nhiễu xạ của cả 3 mẫu đều chứa các đỉnh nhiễu 
xạ đặc trưng cho vật liệu Fe60Co40 đơn pha tại góc 2θ tương ứng là 44, 65 và 83o. 
Không thấy sự xuất hiện của pha ô xít cũng như không quan sát thấy sự tồn tại riêng 
lẻ của đỉnh đặc trưng cho Co. Cả 3 mẫu đều đã được hợp kim hóa hoàn toàn sau khi 
nghiền 10 giờ. Độ rộng của các đỉnh nhiễu xạ của mẫu FC40-10h-10 là hẹp nhất trong 
khi độ rộng của FC40-10h-15 và FC40-10h-20 là gần như tương đương. Như vậy, 
kích thước tinh thể trung bình của FC40-10h-10 lớn nhất, giảm dần xuống FC40-10h-
15 và FC40-10h-20. Có thể thấy việc tăng giá trị tỉ lệ bi/bột từ 15/1 lên 20/1 không 
đem lại hiệu quả tốt hơn. Từ đó chúng tôi chọn giá trị BPR tối ưu là 15/1. Giá trị BPR 
15/1 và tốc độ nghiền 450 vòng/phút được chúng tôi sử dụng là thông số nghiền tối 
ưu trong toàn bộ quá trình nghiên cứu khảo sát các tính chất của bột hợp kim nano 
Fe-Co theo thời gian nghiền và theo từng hợp phần hợp kim sau này. Bảng tổng hợp 
các thông số chế tạo và thông số cấu trúc của các mẫu FC40-10h-350, FC40-10h-450, 
64 
FC40-10h-550, FC40-10h-10, FC40-10h-15 và FC40-10h-20 được trình bày trên 
bảng 3.1. 
Bảng 3.1. Kích thước tinh thể và thông số mạng phụ thuộc vào 
tốc độ nghiền và tỉ lệ bi/bột. 
Mẫu Tỉ lệ bi:bột Tốc độ nghiền DXRD (nm) a (nm) 
FC40-10h-350 15:1 350 rpm 8,3 0,2863 
FC40-10h-450 15:1 450 rpm 7,2 0,2854 
FC40-10h-550 15:1 550 rpm 7,2 0,2854 
FC40-10h-10 10:1 450 rpm 7,7 0,2854 
FC40-10h-15 15:1 450 rpm 7,5 0,2854 
FC40-10h-20 20:1 450 rpm 6,9 0,2864 
3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian nghiền 
Cùng với tốc độ nghiền và tỷ lệ bi/bột, thông số thường được khảo sát nhiều 
nhất đối với một hệ mẫu chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao là thời 
gian nghiền. Đây là thông số quan trọng nhất trong quá trình nghiền vật liệu bột. 
Thông thường, thời gian nghiền được chọn để đạt tới trạng thái cân bằng giữa quá 
trình đứt gãy và gắn kết nguội của các hạt bột. Thời gian nghiền cần thiết phụ thuộc 
vào kiểu máy nghiền, cường độ nghiền, tỷ số bi/bột và môi trường nghiền. Thời gian 
nghiền thực tế sẽ được quyết định dựa trên sự kết hợp giữa các thông số trên và cho 
từng hệ mẫu vật liệu cụ thể. Nếu nghiền quá lâu sẽ làm tăng các tạp chất, có thể hình 
thành các pha không mong muốn trong bột nghiền, cũng như không có lợi về mặt 
năng lượng tiêu thụ. Vì vậy trong quá trình nghiền, cần nghiên cứu, khảo sát tìm kiếm 
thời gian nghiền phù hợp để đạt được mục đích đặt mà không cần kéo dài thời gian 
nghiền. 
Hệ mẫu nghiền Fe60Co40 được khảo sát theo thời gian nghiền từ 0,25 đến 32 giờ. 
Khối lượng mỗi đợt mẫu là như nhau (~12 g) và dưới cùng điều kiện nghiền tối ưu 
với vận tốc nghiền 450 vòng/phút và tỉ lệ bi/bột là 15/1. 
65 
40 50 60 70 80
*
32 h
24 h
20 h
16 h
12 h
10 h
 8 h
 4 h
 1 h
30 p
Cư
ờn
g đ
ộ (
đvt
đ)
Góc 2 (độ)
*
* Co
Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hợp kim Fe60Co40 ở các thời gian nghiền 
khác nhau. Hình bên phải là giản đồ phóng to tại vị trí góc 2θ trong khoảng 
từ 40 đến 50O 
Hình 3.3 là giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bột Fe60Co40 theo thời gian nghiền 
từ 0,25 đến 32 giờ. Về cơ bản, giản đồ pha tinh thể của mẫu Fe60Co40 này khá giống 
với mẫu Fe chưa pha Co. Sự thay thế của Co trong ô mạng không làm thay đổi vị trí 
các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của pha bcc- Fe tại các vị trí góc 2θ tương ứng 45, 65 và 
83o. Quan sát kỹ hơn tại vị trí góc 2θ = 47o, đối với các mẫu nghiền trong khoảng thời 
gian 0,25 giờ đến 4 giờ, vẫn tồn tại một đỉnh nhiễu xạ nhỏ của pha Co đầu vào, như 
vậy có thể nói pha Fe60Co40 vẫn chưa được hợp kim hóa hoàn toàn, vẫn còn một phần 
pha Co tồn tại riêng biệt trong thành phần pha. Đỉnh này gần như không quan sát thấy 
trong mẫu nghiền sau 8 giờ và biến mất hoàn toàn trong mẫu nghiền từ 10 giờ đến 32 
giờ (xem giản đồ phóng đại trong hình 3.3). Như vậy, sau khi nghiền 8 giờ đến 32 
giờ, ở tốc độ nghiền 450 vòng/phút, tỉ lệ bi bột 15/1, chỉ có pha tinh thể Fe60Co40 với 
các giá trị về cường độ, độ rộng vạch là gần tương đương. Khả năng tạo hợp kim Fe-
Co bằng nghiền cơ năng lượng cao từ các bột Fe và Co cũng được minh chứng qua 
phổ XANES và EXAFS được phân tích kỹ trong phần 3.4.1. Như vậy, có thể nói với 
nghiền cơ năng lượng cao từ 8 giờ trở lên, bột vật liệu Fe60Co40 đã được hợp kim hóa 
hoàn toàn, không còn dấu hiệu của pha Co riêng biệt cũng như không hình thành các 
pha ô-xít. 
66 
 Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên các đặc trưng tính chất của các hệ vật liệu 
nano Fe-Co với các thành phần khác nhau sẽ được nghiên cứu kỹ và trình bày chi tiết 
trong các phần sau. 
3.2. Khảo sát tỉ phần tối ưu Fe/Co lên đặc trưng tính chất của vật liệu Fe-Co 
Đã có khá nhiều công bố về việc tổng hợp vật liệu nano Fe-Co bằng phương 
pháp nghiền cơ đi từ các bột nguyên tố thành phần [47, 49, 110, 111]. Kết quả nghiên 
cứu chỉ ra rằng tỉ phần Fe/Co cùng với các điều kiện thực nghiệm ảnh hưởng mạnh 
tới các đặc trưng tính chất từ của hợp kim Fe-Co. Khi lượng Co thay thế cho Fe lớn 
(trên 80%), từ độ bão hòa MS suy giảm mạnh, trong khi đó lực kháng từ HC lại tăng. 
Giá trị từ độ bão hòa của hợp kim Fe-Co đạt giá trị tối đa ~230 emu/g tìm thấy trong 
nhiều công bố tương ứng với hàm lượng Co xung quanh khoảng 30-35% [47,49]. 
Trong luận án này, chúng tôi tiến hành khảo ảnh hưởng của tỉ phần Fe/Co lên 
đặc trưng tính chất của hệ vật liệu Fe100-xCox (x = 0, 25, 35, 40, 50 và 75, tương ứng 
với mẫu Fe-10h, FC25-10h, ..) bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử 
dụng máy nghiền hành tinh PULVERISETTE 6. Các thông số nghiền được lựa chọn 
dựa trên kết quả khảo sát tối ưu công nghệ trên thiết bị nghiền mà chúng tôi đã khảo 
sát trong phần 3.1 với tốc độ nghiền 450 vòng/phút, tỉ lệ bi/bột 15/1, thời gian nghiền 
10 giờ. 
40 50 60 70 80
Fe 10h
Cư
ờn
g đ
ộ (
đvt
đ)
Góc 2 (độ)
FC75-10h
FC50-10h
FC40-10h
FC35-10h
FC25-10h
Hình 3.4. Phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu Fe100-xCox với tỷ phần tương ứng 
tại thời gian nghiền 10 giờ. 
Kết quả chụp nhiễu xạ tia X trên hình 3.4 cho thấy, sau 10 giờ nghiền, ở tất cả 
các hợp phần, không còn tồn tại các vạch hcp-Co của bột Co. Các sản phẩm bột hợp 
kim thu được sau nghiền có cấu trúc tinh thể bcc-Fe với các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng 
67 
tại góc 2θ tương ứng là 44, 65 và 83o. Có thể nói rằng, các mẫu với tỉ phần Fe/Co 
khác nhau đều đã được hợp kim hóa hoàn toàn sau thời gian nghiền 10 giờ. Ngoài ra, 
không thấy sự xuất hiện của pha ô xít. Khi tỉ phần Fe/Co giảm, quan sát thấy vị trí 
góc 2θ của các đỉnh nhiễu xạ dịch về phía góc cao, trong khi đó độ rộng của các đỉnh 
nhiễu xạ của pha Fe-Co có xu thế tăng. Để đánh giá chính xác hơn ảnh hưởng của tỉ 
phần Fe/Co lên thông số mạng và kích thước tinh thể của vật liệu, kích thước tinh thể 
trung bình, hằng số mạng, được xác định bằng phương pháp Rietveld trên phần mềm 
X’Pert HighScore Plus. Các kết quả được thể hiện chi tiết trong bảng 3.2. 
Bảng 3.2. Thông số mạng, kích thước tính thể trung bình của các mẫu hợp kim Fe-
Co có tỉ phần Fe/Co khác nhau. 
Mẫu Tỉ phần Fe/Co Cấu trúc DXRD (nm) a (nm) 
Fe-10h 100 bcc-Fe 14 2,869 
FC25-10h 75/25 bcc-Fe 16 2,868 
FC35-10h 65/35 bcc-Fe 13 2,863 
FC40-10h 60/40 bcc-Fe 12 2,861 
FC50-10h 50/50 bcc-Fe 12 2,854 
FC75-10h 25/75 bcc-Fe 11 2,839 
Từ bảng kết quả cho thấy giá trị hằng số mạng giảm dần khi hàm lượng của 
nguyên tố sắt Fe giảm, từ 2,869 đến 2,839 nm. Điều này chứng tỏ các nguyên tử Co 
với bán kính ion là 0,152 nm đã thay thế một phần cho các nguyên tử Fe với bán kính 
ion là 0,156 nm trong pha tinh thể bcc-Fe. Cũng giống như hằng số mạng, khi tỉ phần 
Fe/Co giảm, hay hàm lượng Fe giảm, kích thước tinh thể trung bình của pha Fe-Co 
giảm, từ 16 nm xuống đến 11 nm, trừ mẫu 100% hàm lượng Fe có kích thước tinh 
thể trung bình cỡ ~14 nm. Kích thước tinh thể trung bình giảm theo tỉ phần Co tăng 
có thể là do Co có tính cứng hơn sắt, và việc thêm Co đã làm tăng khả năng tạo dung 
dịch rắn Fe-Co, vì thế dễ hình thành và tạo ra các hạt tinh thể mịn hơn. 
Để khảo sát tính chất từ của các mẫu hợp kim Fe100-xCox (x = 0, 25, 35, 40, 50 
và 75) với tỉ phần Fe/Co khác nhau thu được sau khi nghiền cơ năng lượng cao, 
chúng tôi tiến hành đo đường cong từ trễ M(H). Hình 3.5 là kết quả đo đường cong 
từ trễ của các mẫu bột hợp kim Fe-Co này sau khi nghi