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通過球磨合成磁性鐵鎳合金

通過球磨合成磁性鐵鎳合金
德國飛馳  2018-03-25  |  閱讀:2570

用Fe和Ni通過機(jī)械化學(xué)方式合成了Fe80Ni20合金,,通過考察了不同研磨時(shí)間(1-2160min)對(duì)合金的磁特性,結(jié)構(gòu)變化等因素的影響,。通過960min的研磨,,得到了均勻的體心立方合金,粒徑在11nm以下,,微應(yīng)力在1.2%以上,。并從三個(gè)階段詳細(xì)研究了磁變化:1、原料粒徑減少階段,,2,、合金化過程,,3、合金顆粒粒徑減小階段,。

 

材料和實(shí)驗(yàn)

德國Fritsch Pulverisette7 行星式研磨機(jī)

80mL氧化鋯碗,,帶充氣閥和溫壓的蓋子(Fritsch EASY GTM系統(tǒng))

3mm的研磨球100g

原料為:99.5%的Fe粉,粒徑為5μm,;99.7%的鎳粉,,粒徑為50μm。

7.92克Fe,,2.08克Ni進(jìn)行每組實(shí)驗(yàn),,實(shí)驗(yàn)在充滿Ar氣的手套箱中進(jìn)行,氧氣的濃度不超過2%,。研磨轉(zhuǎn)速400rpm,,氣壓不超過5bar,溫度不超過40℃,。分別進(jìn)行了1, 2, 4, 6, 10, 16, 30,60, 120, 240, 480, 960, 1440 和2160min的研磨,。

 

通過1min的研磨,晶體粒徑就開始減少,,一直研磨到120min,,F(xiàn)e和Ni都可以通過XRD衍射峰,說明此過程主要是原料粒徑的減少,。16小時(shí)候,,Ni的峰消失,說明Ni已經(jīng)摻入了Fe的晶格中,,相應(yīng)的晶胞常數(shù)從2.8665埃增加到2,8708埃,但當(dāng)Ni占比超過13%后,,到20%晶胞常數(shù)為2.8695埃。隨著研磨時(shí)間增加,,Ni完全摻入Fe形成鐵鎳合金,,粒徑減少到10nm,微應(yīng)力增加到1.4%。這三個(gè)階段的時(shí)間點(diǎn)分別是:0-2h,,2-16h,,大于16h。


隨著研磨的進(jìn)行,,原始的球狀粉末變成片狀,,3h左右完全成片狀,但沒有合金化發(fā)生,,粒徑在50μm左右,,繼續(xù)研磨到8h以上,開始合金化,,并且粒徑減少到30微米以下,。

 

磁參數(shù)

在研磨2h,居里溫度沒有明顯的變化,,到2160min的時(shí)候,,則有單一的居里溫度:688℃。同時(shí),,沒有檢測(cè)到其他的磁性物質(zhì),。磁滯回線幾乎隨時(shí)間變化不大。飽和磁強(qiáng)度在合金化到來時(shí)會(huì)輕微減少約7%,,因?yàn)榫Я5臏p小,,增加了比表面積導(dǎo)致不能補(bǔ)償?shù)淖孕途Ы缟细叩臒o序狀態(tài)。在研磨到16h后,,增加到了190Am2/kg,,在增加時(shí)間影響不大。但是,,根據(jù)您我們之前的研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)速,,球料比和研磨球的大小都會(huì)影響最終的飽和磁感強(qiáng)度,。前60min頑磁和矯頑力不斷增大,在60-120min減小,,大于480min不變,。剩磁的矯頑力成相反的變化趨勢(shì)。

 

原料的顆粒粒徑減少和冷焊過程會(huì)導(dǎo)致剩磁增加,,矯頑力降低,,增加靜磁的交互作用。

可通過剩磁比率的減小和矯頑力比率的增加來確定合金化階段,。

合金化后的繼續(xù)研磨可以在保持磁參數(shù)不變的情況下,,增加微應(yīng)力,減少粒徑,。


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