Nd2Fe14B等合金吸氢性能研究

早在1969年就发现第一代希土永磁材料SmCo_5,每摩尔能够吸2.5摩尔的氢原子。优质吸氢材料LaNi_5在1969年以后才发现的。第三代希土永磁材料Nd-Fe-B合金是否亦具有吸氢性能,磁性和吸氢性能之间是否存在一定的联系,是值得人们去关注的问题。本工作从Nd—Fe—B永磁材料中存在的主要物相着手来研究磁性材料的吸氢性能。     

Tm2Fe14B中的晶场作用和交换作用

本文基于单离子模型,定量地解释了Tm_2Fe_(14)B的自发磁化随温度的变化,自旋重取向转变,以及不同温度下(T=4.2、100、150和200K)沿(100)、(110)和(001)轴的磁化曲线。详细分析了不同温度下Fe和Tm次晶格磁矩的磁化过程。磁化过程中Fe磁矩和Tm磁矩之间存在明显的非共线性。     

声化学-SPS制备Nd2Fe14B/α-Fe双相复合磁体的结构与性能

利用超声波分解Fe(CO)5,分解产物通过非均相沉淀获得Nd2Fe14B/Fe双相复合磁粉,采用放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,SPS)制备出致密的Nd2Fe14B/α-Fe双相复合磁体.研究发现,伴随着软磁相Fe名义含量的增加,硬磁相Nd2Fe14B颗粒表面包覆的纳米Fe颗粒明显增加,包覆更加均匀,双相复合磁体的最大磁能积(BH)m和剩磁Br逐渐增大,在Fe名义含量为15%时获得最佳磁性能:(BH)m=128.2 kJ·m-3(16.1 MGOe),Br=0.92 Hcj=607.35 kA·-1.当Fe名义含量超过15%时,纳米Fe在Nd2Fe14B颗粒表面团聚现象加剧,致使磁能积和剩磁下降.     

复合添加合金元素对纳米双相Nd2Fe14B/α-Fe永磁体微观结构和磁性能的影响

采用正交实验法系统地研究了复合添加合金元素Ga ,Nb ,Zr,Hf和Pr对纳米双相Nd9-xPrxFe86 .5-y -z -m -nGayNbzZrmHfnB4 .5(x =0 ,2 2 5 ;y ,z ,m ,n =0 .5 ,1.0 )快淬带微观结构和磁性能的影响。结果表明 :复合添加合金元素可以大大地降低Nd2 Fe1 4B和α Fe相的晶粒尺寸 ,并促使快淬带在低辊速下非晶化 ;在退火后样品带中 ,没有发现晶粒的不均匀长大 ,但大量添加合金元素会导致晶粒形貌不够理想。另一方面 ,由于各元素间的交互作用 ,复合添加合金元素使磁性能的变化规律非常复杂。实验发现 ,当Nb的含量为 0 .5 %时 ,增加Pr和Ga的添加量并降低Zr和Hf的添加量可以明显地改善磁性能。成分为Nd2 .2 5Pr6 .75Fe84 .5Ga1 .5Nb0 .5B4 .5的合金 ,在 15m·s- 1 辊速下获得的最佳磁性能为Jr=1.0 5 3T ,iHc=5 3 0 .9kA·m- 1 ,(BH) max=12 4kJ·m- 3。     

Nd—Fe—B烧结磁体的磁化行为

研究了热退磁态和磁场退磁态Nd-Fe-B和Nd-Dy-Fe-B烧结磁体室温至150℃不同磁化场的磁化曲线、退磁曲线和磁滞回线。室温下磁场退磁态磁化曲线和内禀矫顽力_MH_C随磁化场H_M的变化曲线在磁化场接近样品最大内禀矫顽力绝对值时出现台阶,当温度升至100～150℃或样品在居里温发以上热退磁后,磁化曲线的形状由阶梯型变成陡峭型,而且_MH_C—H_M曲线的台阶移到低磁化场。膝点矫顽力H_K随H_M的快速升高出现在_MH_C随H_M的快速升高之后。表明Nd-Fe-B烧结磁体的磁硬化主要被畴壁钉扎所控制。     

Nd1.1Fe4B4和Nd2Fe14B的标准生成自由能

Nd-Fe-B合金是迄今为止所发现的具有最大磁能积的永磁材料,目前关于Nd-Fe-B体系的磁学性质、晶体结构及相图已有多篇文献报道。但是,该体系中两个最重要的化合物Nd_(1.1)Fe_4B_4和Nd_2Fe_(14)B的标准生成自由能还没有文献报道。本文报道了用CaF_2单晶为固体电解质构成原电池,对Nd_(1.1)Fe_4B_4和Nd_2Fe_(14)B的标准生成自由能进行测定的结果。     

高居里温度Nd—Co—Fe—Ga—B永磁材料的研究

用粉末冶金法研制出高居里温度的Nd-Co-Fe-Ga-B永磁材料。Nd-Fe-B永磁材料居里温度从312℃提高到450～500℃;内禀矫顽力_iH_c可达716～955kA/m;最大磁能积(BH)max=223～262kJ/m~3。用穆斯堡尔效应等方法研究Nd_(16)Co_(16)Fe_(61-x)Ga_xB_7样品的结果表明:在x=2时,Ga原子主要占据j_2晶位;x>2时,除j_2外,K_2、j_1、K_1三个晶位均有一定的占据几率。X射线衍射实验证实,此合金在x=2处,四方相的点阵常数a值最大,而c值随x的增大(由1到7)呈线性增加。从磁测量结果发现,在x=2处,内禀矫顽力出现峰值。     

Nd—Fe—Co—B—M（M=Dy,Al,Si）永磁合金的热稳定性

研究了用还原扩散合金粉末制备的(Nd_(1-x)Dy_x)_(16)(Fe_(1-y-z)Al_ySi_z)_(74)Co_4B_6烧结磁体的磁性和热磁特性。发现在固定Dy含量时,Al比Si显著地提高了内禀矫顽力(_iH_c)。同时添加Al和Si可以改善磁体的磁性和热稳定性。当x=0.15,y=0.0085、z=0.0145时,经500℃回火获得了最大(_iH_c)。磁体在200℃下放置0.5h(Bd/Hd=-3.2),开路剩磁不可逆损失小于5％。在180℃下1000h时效后,开路剩磁不可逆损失小于3％。磁体性能为:B_r=1.09T,_bH_c=827.6kA/m,_iH_c=1973.5kA/m,(BH)_(max)=221.2kJ/m~3。     

Pr2Fe14B/α-Fe型纳米稀土永磁材料的高温磁性能研究

通过熔体快淬的方法制备出Pr9-xDyxFe86B5和Pr9-xDyxFe84.4-yCoyGa1Mn0.6B5(x=0～2.0;y=0～15)薄带样品,利用X射线衍射和振动样品磁强计进行了相成分分析和磁性能研究.对不同成分的样品磁性能进行分析比较,发现用Co替代Fe、用Dy替代Pr可以明显改善Pr2Fe14B/α-Fe型纳米复合稀土永磁材料的室温和高温磁性能.适当的Co和Dy联合添加时,材料表现出很好的高温永磁性能,其中Pr8Dy1Fe76.4Co8Ga1Mn0.6B5样品在550 K时仍具有5.0 MGOe的最大磁能积,显示出很好的高温应用前景.     

Nd2Fe14.5Cr2.5化合物的结构和相变

通过X射线衍射、差热分析及磁测量等手段对电弧炉熔炼的Nd2Fe14.5Cr2.5化合物的结构和相变进行了研究,研究结果表明,950℃下退火的样品具有Th2Zn17型结构,其居里温度为375 K.1100℃下退火的样品具有Nd3(Fe.Ti)29型结构,其居里温度为445 K.Nd2Fe14 5Cr2.5化合物在1100℃左右发生结构相变,山菱方相的Th2Zn17型结构转变成单斜相的Nd3(Fe,Ti)29型结构.具有Th2Zn17型相结构的Nd2Fe14.5Cr2.5化合物在约300℃左右可以发生有效的吸氮反应.     

Nd60Fe20Al8Co10B2大块非晶合金晶化过程中的结构及磁性能变化

利用吸铸的方法制备了Nd60Fe20Al8Co10B2大块非晶合金。采用示差扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)研究了Nd60Fe20Al8Co10B2大块非晶合金在晶化过程中的微观结构及磁性能的变化情况。Nd60Fe20Al8Co10B2大块非晶合金在低于723K退火时，富Nd相和富Fe相的析出对于合金的矫顽力影响不大。但是，富Fe相的长大使合金的饱和磁化强度和剩磁下降明显。合金完全晶化后，硬磁性迅速消失。     

NdCl3-FeCl3-石墨层间化合物的合成

采用熔盐交换法成功地合成了ＮｄＣｌ３ＦｅＣｌ３ＧＩＣ, 用ＸＲＤ 技术和Ｘ射线能谱仪（ＥＤＳ） 对其层间结构及各元素的相对含量进行了表征。研究表明, 其结构为２,３ ,４ 阶混合结构,３ 阶ＮｄＣｌ３ 的特征层间距为１－６５３６ ±０－００２４ ｎｍ , 并探讨了稀土氯化物石墨层间化合物的形成机制。     

添加铝对纳米合金Nd10.5Fe78-xCo5ZrxB6.5（x=0～5）的微观结构与磁性能的影响

研究了Zr元素对Nd10.5Fe78-xCo5ZrxB6.5(x=0，2，4，5)纳米晶双相永磁材料的磁性能与结构的影响。结果表明：适量地添加2％的Zr可以显著增强合金的内禀矫顽力，而且可以有效抑制α—Fe和Nd2Fe14B晶粒的长大，细化晶粒，改善结构。在Nd10.5Fe76Co5Zr2B6.5(x=2)合金中可以获得分布更加均匀、晶粒尺寸约为20nm的微观结构。     

NdCl3-FeCl3-石墨层间化合物的XPS研究

通过熔盐交换法合成了ＮｄＣｌ３－ＦｅＣｌ３－ＧＩＣ,采用Ｘ射线电子能谱（ＸＰＳ）分析插入剂在石墨层间的存在形式,并测定了试样中Ｎｄ,Ｆｅ,Ｃｌ和Ｃ的相对含量。ＮｄＣｌ３－ＦｅＣｌ３－ＧＩＣ中Ｆｅ２ｐ的结合能为７１１．２０－７１０．３ｅＶ,Ｎｄ３ｄ的结合能为９８３．２０－９８３．０８ｅＶ,并发现Ｆｅ在石墨层ｅ＾３＋,Ｆｅ＾２＋形式存在。     

“开放型蝶形”[2Fe2S]化合物光催化产氢性能与机理探究

合成并表征了两个新的具有 “开放型蝶形” 结构的[2Fe2S]化合物A和B; 并以A和B为催化剂、 藻红B钠盐 (EBS^2-) 为光敏剂、 三乙胺 (TEA) 为电子给体和质子源, 构建了一个均相光催化产氢体系. 结果表明: 体系在pH为12, 体积比为1∶1的CH₃CN/H₂O溶液中,产氢活性最高,经4 h可见光照射,最大产氢量分别为156.1 μmol (37.9 TON vs. A) 和18.4 μmol (TON 4.6 vs. B); 催化剂中含有质子捕获位点, 有利于形成产氢活性中间体H₂-Fe₂S₂(η²-H²-Fe^IIFe^I) 物种, 从而提高催化剂的产氢活性. 在当前的体系中, 还原态的 Fe^IFe⁰ 物种通过^1* EBS^2-转移到Fe^IFe^I中心上, 然后再经历一个EECC (化合物A) 或ECEC (化合物B), 形成产氢活性中间体H₂-Fe₂S₂(η²-H₂-Fe^IIFe^I)物种, 最终产生H₂分子, 并使Fe^IFe^I 物种再生.     

MaterialSO2与Fe2O3生成Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的复相反应机理

使用DRIFTS, XPS, HPLC和IC考察了常温、常压和氧气存在下SO2与Fe2O3的复相反应, 结果表明, SO2在Fe2O3表面的反应活性与Fe2O3表面含水量密切相关, 表面含水量增加有助于Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的生成.室温下(T=291 K, 相对湿度68%), 每毫克Fe2O3在30 min内可消耗53.6 μg SO2, 生成12.6 ng Fe(Ⅱ)(aq)和56.2 μg SO2-4.反应产物 SO2-4的浓度比Fe(Ⅱ)(aq)的浓度高3个数量级, 表明在生成硫酸盐的复相反应中铁对SO2氧化具有非常高的催化活性.提出了Fe(Ⅱ)(aq) 和硫酸盐的生成机理.     

SO2与Fe2O3生成Fe（Ⅱ）（aq）和硫酸盐的复相反应机理

使用DR IFTS,XPS,HPLC和IC考察了常温、常压和氧气存在下SO2与Fe2O3的复相反应,结果表明,SO2在Fe2O3表面的反应活性与Fe2O3表面含水量密切相关,表面含水量增加有助于Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的生成.室温下(T=291 K,相对湿度68%),每毫克Fe2O3在30 m in内可消耗53.6μg SO2,生成12.6 ngFe(Ⅱ)(aq)和56.2μg SO42-.反应产物SO42-的浓度比Fe(Ⅱ)(aq)的浓度高3个数量级,表明在生成硫酸盐的复相反应中铁对SO2氧化具有非常高的催化活性.提出了Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的生成机理.     

Fe,V助剂对CuO／Al2O3催化剂上CO2加氢合成甲醇的影响

在 3 63～ 473 K,0 .1 MPa压力下 ,研究了 Cu-Fe-V2 O5/ Al2 O3催化剂上 CO2 催化加氢反应 ,对这些催化剂进行了 XRD及 TPR表征 ,并对 XRD结果和 TPR的“ROR”(还原 -氧化 -还原 )过程进行分析。结果显示 :在铜基催化剂中加入 Fe、V使其在 5 0 0 K以下的活性和选择性大为提高 ,且明显改善铜物种的分散度 ,影响催化剂表面的酸度。Fe、V浸渍的先后顺序对催化剂的性能亦有影响。Fe、V的加入及不同的浸渍顺序可能对催化剂上 Cu、Fe、V的分布状态及其相互作用有影响。室温下 ,催化剂上活性铜物种含量增加 ,有利于 H2的解离吸附及 CO2 的配位活化。     

Nd2Fe14B/PANI磁粉的合成、表征及氧传递作用

经球磨和原位聚合法合成了Nd₂Fe₁₄B/PANI磁粉,采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、扫描电镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）对样品进行了表征,用电化学三电极体系和锌空电池考察了Nd₂Fe₁₄B/PANI材料在氧传递中的作用.结果表明:Nd₂Fe₁₄B/PANI是一维片状纳米材料,电导率0.54 S·cm^-1,内禀矫顽力和剩余磁化强度为149.57 kA·m^-1、20.27A·m²·kg^-1;Nd₂Fe₁₄B/PANI负载密度为0.40 mg·cm^-2时,磁性电极的双电层电容增大,传荷电阻减小,磁性锌空电池的极化电流较大;负载密度为3.60 mg·cm^-2时,磁性电极的双电层电容减小,传荷电阻增大,磁性锌空电池的极化电流较小.Nd₂Fe₁₄B/PANI负载密度小于0.89 mg·cm^-2时,微磁场促进氧的传质,提高锌空电池的放电性能;高于3.56 mg·cm^-2时,微磁场抑制氧的传质,降低锌空电池的放电性能;Nd₂Fe₁₄B/PANI中的PANI提高锌空电池的放电性能.