氮化铁(α″-Fe_(16)N_2)的制备与磁性研究

对含有α″-Fe16N2相的块状铁氮合金的制备和磁特性进行了研究.利用NH3和H2的混合气体通入铁粉在高温下进行加热,然后通过淬火至低温,再经回火处理,形成一种新相,即α″-Fe16N2.X射线衍射分析表明,制得的相不是纯相,α″-Fe16N2样品中都含有γ-Fe(N)(奥氏体氮化铁),α′-Fe(N)(马氏体氮化铁)和α″-Fe16N2这三种成分.从振动样品磁强计测量结果中可以看出,所有样品的饱和磁矩都不是很大,并且发现样品的磁饱和感应强度随着γ-Fe(N)的含量减少而增大,随着α″-Fe16N2含量的增加而增大.

高温高压法合成块体α″-Fe_(16)N_2

将Fe、Fe3N粉末按比例混合,高温高压合成名义成分的Fe16N2非晶块体材料,然后在不同温度下低温真空退火,制备了α″-Fe16N2相块体材料.结果显示,合成α″-Fe16N2的最佳退火温度为190℃,所得样品为软磁材料,矫顽力约50 A/m,其室温比饱和磁化强度为205 A·m2/kg,超过纯铁的室温比饱和磁化强度200 A·m2/kg.

块状铁基α″-Fe_(16)N_2磁性材料的制备

采用气固反应法制备出α″-Fe16N2相含量较高的块状铁基磁性材料,对材料的结构和磁性能进行了研究.采用X射线衍射、横截面显微组织观察及振动磁强计作为主要检测手段,检测不同处理方法所获得的样品中α″-Fe16N2相的含量、相变情况及磁性能.测试结果表明,气固反应渗氮及退火、淬火、回火这一过程中会获得α″-Fe16N2相较高的铁基磁性材料.当回火温度为150℃、时间为4.5 h时,试样中α″-Fe16N2相的质量分数最大,达到50.57%,其饱和磁极化强度高达223.6 A·m2/kg,明显优于α-Fe(N)相和γ'-Fe4N相.

纳米晶Fe-N-B软磁条带的制备

对非晶Fe92B8条带进行氮化、均匀化、水淬和时效处理,得到α″-Fe16N2相分布于非晶基体上的纳米晶Fe84.6N7.8B7.4条带。采用化学分析测试纳米晶条带中的氮含量,用X射线衍射(XRD)对相结构进行上分析。结果表明:制备的纳米晶Fe84.6N7.8B7.4条带中α″-Fe16N2相的平均晶粒尺寸和体积分数分别为18nm和54%;纳米晶Fe84.6N7.8B7.4条带的电阻率、饱和磁致伸缩率、饱和磁化强度、矫顽力、初始磁导率和弛豫频率分别为246μΩ·cm、2.52×10-6、2.35T、11.4A/m、9.1×104和4.1×104Hz,表明纳米晶Fe84.6N7.8B7.4条带是一种性能优良的软磁材料。

球磨技术制备铁的氮化物及性能研究

本实验通过球磨α -Fe和脲的混合粉末 ,制得α′ -Fe(N)超细粉末 ,N原子含量为 8.8% (原子分数 ) ,饱和磁化强度σs 为 2 42 .7emu/ g。样品经 160℃真空退火 4h ,α -Fe′(N )相部分转变为α″ -Fe16N2 相 ,此时样品的饱和磁化强度σs 提高到2 5 2 .0emu/ g ,样品中α″ -Fe16N2 相含量约 2 1% (质量分数 ) ,其σs为 2 87.0emu/ g。热分析表明 ,在 15 0～ 2 0 0℃ ,α′ -Fe(N )相转变为α″ -Fe16N2 相。