Abstract The calcium (Ca2+) substituted M-type barium hexaferrite (Ba1-xCaxFe12O19) for Ca2+ (x = 0.00, 0.025, 0.050, 0.075, 0.100, 0.150, and 0.200) have been synthesized by the citrate sol-gel method. The X-ray diffraction (XRD) patterns with Rietveld refinement reveal the formation of hexagonal crystal structure with P63/mmc space group. The lattice parameters a = b and c decrease, whereas lattice strain found to increase with the increase in Ca concentration in the samples. The analysis of Raman spectra well supports the XRD patterns analysis. The average particle size is obtained from the FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy) micrographs and these are similar to that of crystallite size obtained from the XRD pattern analysis. The saturation magnetization and magnetocrystalline anisotropy have been obtained by employing the “Law of Approach (LA) to Saturation magnetization” technique at room temperature. The saturation magnetization and magnetocrystalline anisotropy constant are maximum for 5% Ca substitution in barium hexaferrite. It could be due to lattice strain mediated magnetism. However, these magnetic properties decrease for more than the 5% Ca substitution in barium hexaferrite. It could be due to decrease of magnetic exchange interaction (Fe-O-Fe) in the sample. A correlation between magnetic interaction and lattice strain has been observed in Ca2+ substituted M-type barium hexaferrite.

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晶格应变对钙取代钡六铁氧体结构和磁性能的影响

摘要 Ca2+ (x = 0.00, 0.025, 0.050, 0.075, 0.100, 0.150, and 0.200) 的钙 (Ca2+) 取代 M 型六铁酸钡 (Ba1-xCaxFe12O19) 已通过溶胶-凝胶法合成。具有 Rietveld 精修的 X 射线衍射 (XRD) 图案揭示了具有 P63/mmc 空间群的六方晶体结构的形成。晶格参数 a = b 和 c 降低，而晶格应变随着样品中 Ca 浓度的增加而增加。拉曼光谱的分析很好地支持了 XRD 图案分析。平均粒度是从 FE-SEM（场发射扫描电子显微镜）显微照片中获得的，这些与从 XRD 模式分析中获得的微晶尺寸相似。饱和磁化强度和磁晶各向异性是通过在室温下采用“接近饱和磁化强度的方法（LA）”技术获得的。饱和磁化强度和磁晶各向异性常数对于钡六铁氧体中 5% 的 Ca 取代是最大的。这可能是由于晶格应变介导的磁性。然而，如果六铁氧体钡中超过 5% 的 Ca 取代，这些磁性就会下降。这可能是由于样品中磁交换相互作用 (Fe-O-Fe) 的减少。在 Ca2+ 取代的 M 型六铁酸钡中观察到磁相互作用和晶格应变之间的相关性。饱和磁化强度和磁晶各向异性常数对于钡六铁氧体中 5% 的 Ca 取代是最大的。这可能是由于晶格应变介导的磁性。然而，如果六铁氧体钡中超过 5% 的 Ca 取代，这些磁性就会下降。这可能是由于样品中磁交换相互作用 (Fe-O-Fe) 的减少。在 Ca2+ 取代的 M 型六铁酸钡中观察到磁相互作用和晶格应变之间的相关性。饱和磁化强度和磁晶各向异性常数对于钡六铁氧体中 5% 的 Ca 取代是最大的。这可能是由于晶格应变介导的磁性。然而，如果六铁氧体钡中超过 5% 的 Ca 取代，这些磁性就会下降。这可能是由于样品中磁交换相互作用 (Fe-O-Fe) 的减少。在 Ca2+ 取代的 M 型六铁酸钡中观察到磁相互作用和晶格应变之间的相关性。