磁性铁粉书文献要点.doc

PAGE PAGE 2 江汉大学 JIANGHAN UNIVERSITY 毕业论文（设计）文献综述 题 目 草酸盐体系制备超细铁粉的实验研究 学生姓名 晏申良 指导老师 薛 平 学 院 机电与建筑工程学院 专业班级 材控1042班 完成时间 2013年6月 文献综述 1.超细粉体材料的性能 在粉体材料的粒度，从微米级下降至亚微米级，甚至于纳米级时，随着颗粒尺寸的减小，其表面的比表面积将显著增大，粉体界面原子数比例也将极大，因而超细粉体材料出现表面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应等特性[2]。超细铁粉是粉末冶金基础原料之一，具有较大的比表面积及活性，具有电、光、磁及吸附、催化和化学反应等特殊性能。因此超细铁粉用途极广泛，主要用于制造机械零件、粉末冶金、减磨材料、磁性材料、超硬材料、润滑剂及其它制品；另外超细铁粉广泛应用在切割、焊条、发热材料等；近年来，铁粉在电磁、冶金、医学、光学等领域也具有广阔的应用前景[1]。 1.1量子尺寸效应 当金属粒子的尺寸降低到某一最低值时，半导体微粒存在的不连续，当晶体尺寸小的范围内的一种新的物质的运动状态，两个不同之处的松散固体，从大的结晶状态的电子的运动，分子不同之处的载流子的运动，限制在一个小的晶格原子的运动，相对于固体散料的大晶体中的电子的状态，在这样的局部的运动状态，增加的电子的动能，原来连续的导带和价带的能级分裂发生[3]。当能级水平大于磁能、光子能量、热能、静磁能亦或是超导态的凝聚能，就能导致纳米微粒的光、磁、声、电、热的性质与宏观显著的不同之处。 1.2小尺寸效应 光波超导态相干波长度和波长、在超细粉体材料尺寸与德布罗意波长、透射深度相关物理特征尺寸更小时，晶体周期性边界的条件将被破坏，非静态颗粒表面附件的原子密度将减小，光声电磁热力学等物质特性将显著变化，如同光吸收显著增加，能够产生吸收峰等离子共振频移；超导相向正常相转变、磁有序态向磁无序态、声子谱发生改变等，如此这些都称之为小尺寸效应[4]。 1.3表面效应 超细粉末材料的表面能和表面张力的增加，表面附近的原子的配位体原子，缺少相邻原子，有许多悬挂键，导致了大量的不饱和键的悬空键的变化所引起的不饱和配位体超细粉体粒子，此现象被称为表面效应的性质；超细粉材料表面的原子的总原子数的比例作为超细粉末颗粒尺寸减小显着增加[5]。 1.4宏观量子隧道效应 隧道效应意味着总能量小于势垒高度的微观粒子，粒子仍然可以跨越这个势垒。近年来，人们发现一些宏观量，如微细粒子，量子相干的通量和充电的器件，还具有一个隧道效应的磁化，他们可以通过势的宏系统的变化，它被称为宏观量子隧道效应。 2超细粉体的制备方法 2.1化学法 (1) 固相还原法 在H2环境下，将FeC2O4·2H20前驱体或铁的氧化物分解，还原来制备超细铁粉。如FeC2O4·2H20，前驱体的形貌及性能将影响Fe粉形貌、粒度及磁学性能。对FeC2O4·2H20的热分解还原过程，分解温度以及时间，对热分解产物氧化亚铁或氧化铁的粒度有影响，一般最终保温时间越长，热分解温度越高，导致粒子越大；较佳的热解温度为260℃左右，保温时间0.5～1h，得到的氧化亚铁或氧化铁粒度较细小；如果还原时间和还原温度对产物a-Fe是否充分还原以及形貌，极其重要。如果还原温度低或还原保温时间不够，产物还原不充分，会损坏产物良好形貌。实验研究表明，还原时间一般为2.5小时，还原温度在510℃，可得到形貌较好，粒度较细小的超细铁粉。从铁盐溶液中沉淀析出的FeC2O4·2H20作之为前驱体，经热分解，氢气还原以及表面钝化处理后，能够制取长径约50nm的椭球或短棒状a-Fe金属磁粉[6]。此工艺特点是采用纯化学试剂，设备投资少，过程简洁，成本低，在实际工业生产上将会产生很好的前景。 (2)液相还原法 金属铁盐在强还原剂的作用下，将还原为单质金属铁粒子；有人分别用FeSO4、FeC13与过量的NaBH4反应，还原制得的零价铁颗粒，其90％在纳米级尺度范围内；程起林等以甲苯为溶剂，三乙基硼氢化钠为原料，聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，制得粒径约50nm的Fe微粒。此法可在较低温度下，制备非晶态纳米铁磁粒子，而且硼在合金中共沉积，利于非晶态结构的稳定[7]。 (3) 气相还原法 在气相还原法中Fe瞬间成核，Fe粒径小，粒度分布集中，成核温度低，利于生产较高质量的纳米级别超细铁粉；因为超细铁粉在气相时反应时，稳定性不好，易受装置等的影响，目前未见大批量生产；此法一般是将FeC