【正文】 .................................................................... 18 Fe(Ⅱ )Ni(Ⅱ )NH3SO42C2O42H2O 體系熱力學(xué)平衡分析 ...................................... 19 計(jì)算方法原理 .................................................................................................... 19 Fe(Ⅱ )Ni(Ⅱ )NH3SO42C2O42H2O 體系反應(yīng)方程式及平衡常數(shù) .............. 19 Fe(Ⅱ )Ni(Ⅱ )NH3SO42C2O42H2O 體系的熱力學(xué)分析結(jié)果及討論 .......... 22 第 3 章 實(shí)驗(yàn) ............................................................................................................................ 23 引言 ............................................................................................................................... 24 實(shí)驗(yàn)流程和裝置及實(shí)驗(yàn)原料 ....................................................................................... 24 純水介質(zhì)實(shí)驗(yàn)方法 ............................................................................................ 24 混合介質(zhì)下試驗(yàn)方法 ........................................................................................ 26 分析與檢測(cè) ................................................................................................................... 26 第 4 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 ........................................................................................................ 27 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 目錄 ii 前驅(qū)體物相與結(jié)構(gòu)分析 ............................................................................................... 27 純水介質(zhì)下前驅(qū)體成分分析 ....................................................................................... 28 pH 值對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 ........................................... 28 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 .................................... 31 精確控制纖維狀草酸鐵鎳復(fù)鹽粉末成分的方法 ........................................................ 34 配位共沉淀反應(yīng)中純水介質(zhì)的缺陷 ................................................................ 34 沉淀介質(zhì)的選擇 ................................................................................................ 35 混合介質(zhì)中水與 溶劑 A 的比例 ........................................................................ 36 混合介質(zhì)下前驅(qū)體成分分析 ....................................................................................... 37 pH 值對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 ........................................... 37 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物 中鐵鎳配比的影響 .................................... 39 第 5 章 結(jié)論與建議 ................................................................................................................ 42 結(jié)論 ............................................................................................................................... 42 建議 ............................................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 44 致謝 .......................................................................................................................................... 48 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第 一 章 文獻(xiàn)綜述 前言 超細(xì)粉體 由于其極小的粒度和較大的比表面積 而 具有 特殊的性能， 不僅本身是一種功能材料，而且為新的功能材料的復(fù)合與開(kāi)發(fā)展現(xiàn)了廣闊的 應(yīng) 用前景，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 為 了提高超細(xì)粉體的性能，滿(mǎn)足高新技術(shù)領(lǐng)域的特殊要求， 超細(xì)粉體的復(fù)合粒子制造與實(shí)用技術(shù)引起來(lái)眾多研究者的重視和興趣 [1]。 超細(xì) FeNi 合金粉由于具有不同于單質(zhì)鐵、鎳金屬粉末的特殊性能以及特殊的表面磁性，在吸波材料、磁性材料、硬質(zhì)合金、合金鍍層等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景，例如由于晶粒細(xì)化，在記憶磁鼓、磁卡、磁帶等電子產(chǎn)品方面得到了廣泛應(yīng)用 [2]。 而一維結(jié)構(gòu)材料由于具有獨(dú)特的光、電、磁和力學(xué)性能，相對(duì)于納米結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛。張傳福等前期探索性實(shí)驗(yàn)研究表明 [3]，用纖維狀超細(xì)鎳粉代替鈷作硬質(zhì)合金粘結(jié) 劑，得到的硬質(zhì)合金物理機(jī)械性能已超過(guò)國(guó)外許多廠商相同牌號(hào)硬質(zhì)合金的水平。因此，作為硬質(zhì)合金代鈷粘結(jié)劑，準(zhǔn)一維鐵鎳合金也有望改善傳統(tǒng)球形鐵鎳合金作粘結(jié)劑的缺陷，提高硬質(zhì)合金機(jī)械物理性能。 本章 就最近國(guó)際報(bào)道的鐵鎳合金 納米粉末 的制備方法及相關(guān) 方面的應(yīng)用做系統(tǒng)的介紹。 FeNi 合金粉制備方法 固相法 機(jī)械合金法 八十年代初， Koch 等人 [1]利用機(jī)械合金化方法成功地制備出了 Ni60Nb40 非晶 合金，這引起了材料科學(xué)界的廣泛重視。 其能夠制備多種亞穩(wěn)態(tài)材料如非晶，準(zhǔn)晶，納米晶以及 稀土永磁、超導(dǎo)材料、金屬間化合物等，可以擴(kuò)展非晶態(tài)的成分范圍，制備常溫及熔態(tài)互不相濟(jì)的合金 (如 Fe 和 Cu)以及高熔點(diǎn)材料 (WC)。 機(jī)械合金化由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且能大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，已成為研制新材料的一種有效手段。 等 [4] 用球磨機(jī)制得了 Fe10wt%Ni 和 Fe20wt%Ni 納米結(jié)構(gòu)合金。 X 射線衍射確定其為 Fe(Ni)BCC 固溶體，并得到了晶粒的尺寸和形狀。 YongshangLiu 等 [5] 在充有高純氫氣的高強(qiáng)度不銹鋼容器中放人高純度的鐵中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 粉和鎳粉，用質(zhì)量為金屬粉末顆粒質(zhì) 量 10 倍的鋼球在容器中研磨 72h 左右。經(jīng)XRD 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，粉末大多為體心鐵鎳 固溶 體，粉末的最小粒徑達(dá) 20nm，將粉末進(jìn)行等溫退火處理得到的最終粉末的形狀為薄片狀，但雜質(zhì)元素的含量增加，降低了該合金粉末的飽和磁化強(qiáng)度。 等 [6]通過(guò)高能球磨機(jī)利用機(jī)械合金的方法合成了 Fe80Ni20 納米合金粒子。并 經(jīng)過(guò) 8 小時(shí)的球磨后， 通過(guò) X 射線衍射 波譜儀 ， 掃描透射電鏡對(duì)合金粉末的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了表征。此鐵鎳合金粉末為面心立方結(jié)構(gòu)。隨著球磨時(shí)間 從 0到 48小時(shí)的增加，晶格參數(shù)逐漸增加，而顆粒尺寸從 69nm下降到 11nm。由 X 射線衍射光譜可得，經(jīng)過(guò)八小時(shí)的球磨后， Ni 原子溶解在 Fe 晶格中，形成了 Fe（ Ni）體心立體結(jié)構(gòu)固溶體。 EDX 元素圖也證實(shí)了此結(jié)果。經(jīng)過(guò) 36 小時(shí) 球磨得到的納米粉末顆粒平均尺寸為 11nm，且磁性能較弱。 等 [7]通過(guò)兩步機(jī)械合金法合成了不同顆粒尺寸的 FeNi 合金納米晶體。此兩步機(jī)械合金工藝第一步是制得 FeNi 納米合金晶體，第二步是修正顆粒尺寸。所磨制的粉末按質(zhì)量比為 5:1 隨機(jī)分布在石蠟中利用微波在 的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)合性能測(cè)試和比較。據(jù)觀察和研究表明微波復(fù)磁導(dǎo)率明顯 受FeNi 結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸的影響。在此研究中， 在 110GHz之間 表現(xiàn)出較高的 復(fù)磁導(dǎo)率 值。 樣品的顆粒尺寸在 時(shí)具有最大值， 時(shí)， 181。′=； 時(shí)， 181。″=。這個(gè)值對(duì)于薄 厚度和寬 吸收波有作用。 機(jī)械化學(xué)法 將幾種金屬氧化物的混合物 (按一定比例 )球磨為超細(xì)微粒，然后將這些微粒在氫氣中還原為金屬單質(zhì)。 等 [8]利用機(jī)械化學(xué)法制得了 x=3 4 55 和64wt%，粒徑為 3040nm 的納米 γNixFe 合 金。這些納米合金的雜質(zhì)含量非常低。退火溫度對(duì)微觀結(jié)構(gòu)影響的研究表明，退火溫度高于 800℃時(shí)，不但顆粒的生長(zhǎng)速度增加很快，而且出現(xiàn)顯著的燒結(jié)過(guò)程。在溫度低于 800℃進(jìn)行退火，不但能產(chǎn)生粒徑小于 200nm 的 顆粒，還 能 得到比 100nm 小的 納米 顆粒。退火溫度在 500℃ 時(shí)， 納米 γNi46Fe 合金的平均粒徑為 20nm，顆粒尺寸在 70nm 左右。BET， LPA 和 SEM 的分析結(jié)果表明，在納米 γNi46Fe 粉末中大而硬的團(tuán)聚物很少。退火溫度低于 800℃ 時(shí)，微觀結(jié)構(gòu)分析表明 ， γNi46Fe 顆粒形狀為長(zhǎng)軸是111方 向的伸長(zhǎng)形狀，而不是理想的球形。退火溫度高于 800℃時(shí)，其形狀逐漸變成 l10長(zhǎng)度最短的圓盤(pán)形。 擴(kuò)散控制法 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 Yuanzhi Chen 等 [9]報(bào)道了一種制備具有固定組成和顆粒尺寸的單分散 FeNi 納米顆粒的化學(xué)途徑。與 以往所普遍應(yīng)用 到的到合成途徑不同，以往的途徑在還原劑存在時(shí)金屬前驅(qū) 體會(huì)同時(shí)減少。新途徑是在這樣的研究上發(fā)展來(lái)的：利用所制得的 Ni 納米粒子與 Fe(Ⅲ )乙酰丙酮在高沸點(diǎn)溶劑中反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中， 活化的 Fe 原子擴(kuò)散到 Ni 納米顆粒中并形成 FeNi 納米顆粒。 X 射線衍射和透 射電子顯微鏡解析結(jié)果表明所合成的 FeNi 納米顆粒具有面心立體晶體結(jié)構(gòu)和球形或接近球形的形態(tài)。 X 射線電子成像示波器 XPS 觀察結(jié)果表明 Fe 和 Ni 的化學(xué)形態(tài)表現(xiàn)為金屬特征。所合成的 FeNi 納米粒子形態(tài)和尺寸分布通過(guò)所合成的 Ni 納米顆粒進(jìn)行調(diào)節(jié)，而組成可以通過(guò) Fe 前 驅(qū) 體和 Ni 納米粒子的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。磁性能測(cè)定 顯示所制得的 FeNi 納米顆粒在截至溫度以上具有超順磁性特征。此納米合金顆粒制備方法也可應(yīng)用到其他非金屬納米顆粒系統(tǒng)。 液相法 凝膠 微乳液化學(xué)剪裁法 申德君 等 [10]將明膠與無(wú)機(jī)鹽 在一定的條件下制成凝膠，然后置于微乳液體系中進(jìn)行化學(xué)剪裁，以制備納米微粒。在 SDS/異戊醇 /正庚烷 /H2O 微乳體系以NaBH4作還原劑，以 FeCl2和