机械合金化制备Fe基非晶/纳米晶粉体及其软磁和降解性能研究

摘要

Fe基非晶/纳米晶作为具有良好软磁性能的合金材料，由于其较高的饱和磁化强度和较低的铁损耗，越来越多的被用来制作配电变压器铁芯。机械合金化作为新型的固态反应技术，以其制备非晶成分广泛、操作简便、成本低廉等优点，近年来受到研究者的普遍关注。因此采用机械合金化方法来制备Fe基非晶/纳米晶具有重要的理论意义和实用价值。
　　本文采用机械合金化技术制备出不同体系的Fe基非晶及纳米晶软磁合金粉体，并对粉体形貌、非晶形成能力和磁学性能等方面进行分析。同时拓展了Fe基非晶在功能性方面的应用，研究了Fe基非晶对亚甲基蓝染料的降解作用。主要结论如下:
　　(1)用机械合金化技术制备的Fe83B9P8非晶/纳米晶粉体的饱和磁化强度达到157emu/g。在Fe-B-P体系中，添加B元素可以促进非晶相的形成，提高合金的非晶形成能力。在Fe-P-B-Cu-Nb体系中，用微量Nb替代B可以提高合金的非晶形成能力，随着Nb元素的增多，非晶的热稳定性会提高。
　　(2)经过150h的高能球磨，获得了Fe68P8B8C8Si8非晶粉体。虽然Fe.P-B-C-Si体系中的Fe含量较低，但仍具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力，其中Fe72P7B7C7Si7粉体的饱和磁化强度为140.8emu/g，矫顽力为84.9Oe。
　　(3)通过球磨制备的Fe-Nb-Zr-Ni全金属纳米晶粉体具有优异的软磁性能。随着Fe含量的增高，Fe-Nb-Zr-Ni合金粉体的饱和磁化强度显著提高，较低含量的Zr和Nb减小了第二相钉扎作用，使得矫顽力降低。Fe70Nb5Zr20Ni5经过5h球磨后具有最好的软磁性能，其饱和磁化强度为113.7emu/g，矫顽力为11.3Oe。
　　(4)铁基非晶粉体(Fe72P7B7C7Si7)可以高效降解亚甲基蓝染料，在相同条件下远远优于普通Fe粉，其降解效率是普通Fe粉12.6倍。同时降解反应在25℃时对亚甲基蓝染料的降解效率最高，这有利于其大规模应用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 非晶合金概述

1．1．1 非晶合金的研究进展

1．1．2 非晶合金的性能

1．1．3 非晶合金的软磁性能

1．1．4 非晶合金主要制备方法

1．2 染料废水处理简介

1．2．1 染料概述及其污染现状

1．2．2 染料废水的处理方法

1．2．3 Fe基非晶在污水处理中的研究进展

1．3 机械合金化技术

1．3．1 机械合金化致非晶的过程和影响因素

1．3．2 机械合金化的主要特点和发展趋势

1．4 课题的研究内容与研究意义

第二章 粉体的制备及组织性能检测方法

2．1 成分设计及实验材料

2．2 粉体的制备方法

2．3 粉体的测试及分析方法

2．3．1 X射线衍射(XRD)分析

2．3．2 差示量热(DSC)分析

2．3．3 扫描电镜(SEM)观察

2．3．4 磁性测量

第三章 MA球磨制备Fe-P-B-(Cu、Nb)非晶／纳米晶合金粉体

3．1 Fe-P-B物相形貌及磁性能分析

3．1．1 X射线衍射分析

3．1．2 扫描电子显微镜分析

3．1．3 DSC结果分析

3．1．4 磁性能分析

3．2 Fe-P-B-Cu物相形貌及磁性能分析

3．2．1 X射线衍射分析

3．2．2 DSC结果分析

3．2．3 磁性能分析

3．3 Fe-P-B-Cu-Nb物相形貌及磁性能分析

3．3．1 X射线衍射分析

3．3．2 扫描电子显微镜分析

3．3．3 DSC结果分析

3．3．4 磁性能分析

3．4 本章小结

第四章 M球磨制备Fe100-4x(PBCSi)x非晶和Fe-Nb-Zr-(Ni)纳米晶合金粉体

4．1 机械合金化制备Fe100-4x(PBCSi)x非晶合金粉体

4．1．1 球磨过程中Fe100-4x(PBCSi)x粉体的组织结构分析

4．1．2 球磨过程中Fe100-4x(PBCSi)x粉体的形貌分析

4．1．3 Fe100-4x(PBCSi)x粉体的热物性分析

4．1．4 Fe100-4x(PBCSi)x粉体的磁性能分析

4．1．5 Fe100-4x(PBCSi)x粉体的非晶化原因分析

4．2 机械合金化制备Fe-Nb-Zr-(Ni)纳米晶合金粉体

4．2．1 球磨过程中Fe-Nb-Zr-(Ni)粉体的组织结构分析

4．2．2 球磨过程中Fe-Nb-Zr-(Ni)粉体的形貌分析

4．2．3 Fe-Nb-Zr-(Ni)粉体的磁性能分析

4．3 本章小结

第五章 铁基非晶／纳米晶粉体对亚甲基蓝的降解作用

5．1 实验步骤

5．2 实验结果与讨论

5．2．1 紫外可见光谱分析

5．2．2 温度对实验的影响

5．2．3 形貌分析

5．2．4 物相分析

5．3 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢