稀土元素钕与铁和砷的相互作用研究

摘要

稀土元素有着广泛的应用领域，对稀土的研究一直是非常活跃的课题。但目前国内外对稀土钕与铁和砷方面的研究缺乏，所以本文结合冶金物理化学和金属材料的组织、结构和第二相的研究方法，通过设计Nd-Fe-As三元系中各组元的不同配比、温度和保温时间，系统研究各因素对钕与铁和砷高温交互作用产物的影响及其化合物之间的内在联系，进而研究各组元间的相互作用规律。 本文设计保温温度（T=1173K，1223K，1273K）、钕砷原子配比（Nd:As=1.5:1, 1:1, 1:1.5）和保温时间（t=5h，30h，50h），使用自制H08钢缸体装载原料并制成样品。运用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析仪等进行测试分析，研究Nd-Fe-As系的相互作用。 研究结果表明：温度为1173K时，高温产物有NdAs, Fe12As5和Fe；温度为1223K时，高温产物有NdAs和Nd2Fe17；温度为1273K时，高温产物有NdAs, Fe2As和Fe。提高保温温度有利于高温产物组织均匀化。当钕砷原子比为1.5:1时，高温产物有NdAs和Nd2Fe17；钕砷原子比为1:1时，高温产物有NdAs, Nd4Fe6和FeAs2；钕砷原子比为1:1.5时，高温产物有NdAs, Fe2As和Fe。钕砷原子比对试样高温产物的分布状况和组织均匀程度没有影响。当保温5h时，高温产物有NdAs, FeAs2和Nd；保温30h时，高温产物有NdAs, Fe2As, Fe12As5和Fe；保温50h时，高温产物有NdAs和Nd2Fe17。随着保温时间的变化，部分化合物之间互相转化。随着保温时间的延长，高温产物的均匀程度提高。在保温50h时，试样均匀程度最好。在稀土元素钕与铁和砷的高温产物中均发现有钕、铁、砷原子比接近1:1:1的物相存在，初步判断其为三元化合物NdFeAs。

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第一章 绪论

1.1.1.简介

1.1.2.稀土元素电子层结构特征

1.1.3.稀土元素晶体结构

1.1.4.稀土元素性质

1.1.5.稀土元素钕及应用

1.2.1.简介

1.2.2.砷的物化性质

1.2.3.类金属砷的用途及危害

1.3.钕铁砷化合物

1.3.1.钕铁砷二元化合物

1.3.2.钕铁砷三元化合物

1.4.1.研究内容

1.4.2.研究意义

第二章 实验及方法

2.1.实验材料

2.2.实验装置

2.2.1.H08钢缸体

由于本实验是在高温条件下进行，考虑到实验中的安全问题，防止实验过程中试样爆裂，要注意到试样中各元素的

2.2.2.热处理装置

2.3.1.试样制备

2.3.2.检测方法

第三章温度对Nd-Fe-As系高温产物的影响

3.1.温度为1173K的试样分析

3.1.1.金相分析

3.1.2.物相分析

3.1.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

3.2.温度为1223K的试样分析

3.2.1.金相分析

3.2.2.物相分析

3.2.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

3.3.温度为1273K的试样分析

3.3.1.金相分析

3.3.2.物相分析

3.3.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

3.4.温度对Nd-Fe-As系高温产物的影响

3.5.本章小结

第四章钕砷原子比对Nd-Fe-As系高温产物的影响

4.1.钕砷原子比为1.5: 1的试样分析

4.1.1.金相分析

4.1.2.物相分析

4.1.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

4.2.钕砷原子比为1:1的试样分析

4.2.1.金相分析

4.2.2.物相分析

4.2.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

4.3.钕砷原子比为1:1.5的试样分析

4.3.1.金相分析

4.3.2.物相分析

4.3.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

4.4.钕砷原子比对Nd-Fe-As系高温产物的影响

4.5.本章小结

第五章 恒温时间对Nd-Fe-As系高温产物的影响

5.1.恒温时间为5h的试样分析

5.1.1.金相分析

5.1.2.物相分析

5.1.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

5.2.恒温时间为30h的试样分析

5.2.1.金相分析

5.2.2.物相分析

5.2.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

5.3.恒温时间为50h的试样分析

5.3.1.金相分析

5.3.2.物相分析

5.3.3.微观形貌与扫描电镜能谱分析

5.4.恒温时间对Nd-Fe-As系高温产物的影响

5.5.本章小结

第六章 结论

参考文献

附 录

致 谢

原 创 性 声 明