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保护气氛和样品状态对水热法制备Nd2Fe14B磁粉的影响*

2021-08-04张敏刚朱峰帅胡季帆

功能材料 2021年7期

王 玲,张敏刚,朱峰帅,胡季帆

(1. 吕梁学院 化学化工系,山西 吕梁033000; 2. 太原科技大学 材料科学与工程学院, 太原 030024;3. 太原科技大学 磁电功能材料及应用山西省重点实验室,太原 030024)

0 引 言

随着铁磁流体、制冷系统、信息存储设备、磁共振成像、微电机、药物和基因传递等领域对性能高,体积小的钕铁硼磁体的需求不断提高,合成基于Nd2Fe14B相的磁性粉体成为了一个值得关注的热门课题[1-4]。

目前,制备Nd2Fe14B磁粉的方法主要是物理法,如熔体纺丝[5]、高能球磨[6]和HDDR法[7-8]等。通过物理法要得到最终产品,必须经过高温均质、熔炼、铸造、球磨、退火等一系列工艺步骤。这些步骤需要消耗大量的能量。此外,这些方法以高纯稀土元素为原料,而且通常还需添加过量的钕来补偿其蒸发损失,这大大提高了生成成本[9-10]。此外,这些传统技术不容易控制颗粒的微观结构,而且受方法的局限性,也很难制备出1μm以下的磁粉,所以,寻求一种能够自上而下,化学合成Nd2Fe14B基磁粉的制备技术引起了许多研究者的兴趣。

化学法采用稀土盐或氧化物作为前驱体,大大降低了Nd-Fe-B的原材料成本。而且化学法可以通过控制成核和生长之间的竞争,很容易控制产物的粒度,合成粒径为微米甚至是纳米范围的钕铁硼磁体。除此之外,化学法还具有能耗相对较低、易合金化等优点,近年来利用化学法合成Nd2Fe14B已成为一个具有吸引力的研究课题[11]。然而,由于Nd3+的还原电势很高,Nd3+/Nd的还原电位为E0=-2.43 eV,远低于Fe2+/Fe的还原电位E0=-0.44 eV,二者之间还原电位的巨大差异使得要同时还原Nd3+和Fe3+非常困难,而且生成的Nd2Fe14B粉体由于粒度小,比表面积大,化学稳定性较差,很容易被氧化。……

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