纖維狀鐵鎳合金粉前驅(qū)體成分的控制本科畢業(yè)論文

1、 . . . I / 57本科生畢業(yè)論文題 目 纖維狀鐵鎳合金粉前驅(qū)體成分的控制 . . . I / 57畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說(shuō)明使用授權(quán)說(shuō)明本人

2、完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部容。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 . . . II / 57本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)

3、明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘要由于超細(xì)鐵鎳合金粉具有尺寸小而均勻、比表面積大、化學(xué)活性高等特性 . . . III / 57以與特殊的表面磁性，在吸波材料、磁性材料、硬質(zhì)合

4、金、合金鍍層等領(lǐng)域都有非常重要的用途，其發(fā)展前景十分廣闊。本文在綜合分析了目前國(guó)外制備超細(xì)鐵鎳合金粉的方法后，結(jié)合草酸鹽共沉淀熱分解法制備超細(xì)特種粉末的經(jīng)驗(yàn)，提出了配位共沉淀-熱分解還原法制備纖維狀超細(xì)鐵鎳合金粉的方法，并重點(diǎn)研究了纖維狀超細(xì)鐵鎳合金粉前驅(qū)體制備過(guò)程中的成分控制問(wèn)題。首先，本文根據(jù)同時(shí)平衡原理和質(zhì)量守恒原理，推導(dǎo)了 Fe()-Ni()-NH3-SO42-C2O42-H2O 體系中金屬離子與草酸鹽在溶液中的熱力學(xué)平衡模型，計(jì)算并繪制了溶液中金屬離子濃度對(duì)數(shù)-pH 值圖，預(yù)定了配位沉淀過(guò)程中 pH 值的控制圍。其次，采用配位共沉淀法合成了纖維狀復(fù)雜鐵鎳鹽前驅(qū)體粉末。系統(tǒng)研究了沉淀過(guò)

5、程中溶液 pH 值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)介質(zhì)等工藝條件對(duì)前驅(qū)體成分的影響。利用 X 射線衍射、掃描電鏡、原子吸收光譜等手段對(duì)前驅(qū)體粉末物相與成分進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，當(dāng) pH 值為 4-5，溫度為 60，化時(shí)間為 60min 時(shí)可以得到成分均一、分散性好的纖維狀鐵鎳復(fù)鹽前驅(qū)體。其鐵鎳摩爾比能較好維持原料的化學(xué)計(jì)量比，沉淀率達(dá)到 98%以上。關(guān)鍵詞：配位共沉淀，熱力學(xué)，草酸鐵鎳復(fù)鹽，成分控制，混合介質(zhì) . . . IV / 57ABSTRACT With many special qualities, for example, small size, large specific surface ar

6、ea, active chemic property, special magnetism and etc, the ultra-fine iron-nickel alloy powders are widely used in wave-absorbing materials, magnetic materials, alloy plating materials and etal. After overviewed the preparation method of iron-nickel alloy powders in home and abroad, a new technique,

7、 called coordination precipitation-thermal decomposition reduction, is proposed to produce the fibrous-porous ultra-fine Fe-Ni alloy powder in the paper. And emphasisly invested the matter of dispersion control in preparation of iron-nickel oxalate complex salt.Firstly , according to the law of cons

8、ervation of massand law of simultaneous equilibrium, the mathematics model of Fe()-Ni()-NH3-SO42-C2O42-H2O thermodynamic equilibrium system is established, and the corresponding logarithms concentration of metal ions-pH valuediagrams are also drawn. Based on these diagrams, the range of pH value in

9、the coordination precipitation process is determined. Then, using this new precipitation method, the fibrous precursor powders of (Fe, Ni) complexare obtained.The effects of pH value, temperature and reaction mediumon the dispersion of precursor powders are studied on this paper systemicly. Based on

10、 the results of analysis on the precursor powders by XRD、SEM and Atomic absorption spectrometry, the fibrous precursor powders with fine dispersion and uniform composition are produced on optimum condition: pH value 4-5, temperature 60， ripening time 60min. And the molar ratio of iron-nickel in fibr

11、ous precursor powders is better maintain the stoichiometric ratio of raw materials. The sedimentation rate of Fe2+ and Ni2+ ions is more than 98%.Keywords: coordination precipitation,thermodynamics, iron-nickel oxalate complex salt, dispersion control, mixed medium . . . i / 57目錄摘要 IABSTRACTII第 1 章文

12、獻(xiàn)綜述 11.1 前言 11 .2 Fe-Ni 合金粉制備方法 11.2.1 固相法 11.2.2 液相法 51.2.3 氣相法 101.3 Fe-Ni 合金粉應(yīng)用現(xiàn)狀 121.3.1 磁性材料 131.3.2 硬質(zhì)合金 131.3.3 合金鍍層 141.3.4 吸波材料 141.3.5 催化劑 151.3.6 防腐材料 151.4 本課題的目的、意義和研究容 16第 2 章超細(xì)鐵鎳合金粉前驅(qū)體合成的物理化學(xué)基礎(chǔ)研究 182.1 引言 182.2 Fe()-Ni()-NH3-SO42-C2O42-H2O 體系熱力學(xué)平衡分析 192.2.1 計(jì)算方法原理 192.2.2 Fe()-Ni()-NH

13、3-SO42-C2O42-H2O 體系反應(yīng)方程式與平衡常數(shù) 192.2.3 Fe()-Ni()-NH3-SO42-C2O42-H2O 體系的熱力學(xué)分析結(jié)果與討論 22第 3 章實(shí)驗(yàn) 233.1 引言 243.2 實(shí)驗(yàn)流程和裝置與實(shí)驗(yàn)原料 243.2.1 純水介質(zhì)實(shí)驗(yàn)方法 243.2.2 混合介質(zhì)下試驗(yàn)方法 263.3 分析與檢測(cè) 26第 4 章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 27 . . . ii / 574.1 前驅(qū)體物相與結(jié)構(gòu)分析 274.2 純水介質(zhì)下前驅(qū)體成分分析 284.2.1 pH 值對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 284.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 314.3 精

14、確控制纖維狀草酸鐵鎳復(fù)鹽粉末成分的方法 344.3.1 配位共沉淀反應(yīng)中純水介質(zhì)的缺陷 344.3.2 沉淀介質(zhì)的選擇 354.3.3 混合介質(zhì)中水與溶劑 A 的比例 364.4 混合介質(zhì)下前驅(qū)體成分分析 374.4.1 pH 值對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 374.4.2 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀率和共沉淀產(chǎn)物中鐵鎳配比的影響 39第 5 章結(jié)論與建議 425.1 結(jié)論 425.2 建議 42參考文獻(xiàn) 44致 48 . . . 1 / 57第一章 文獻(xiàn)綜述1.1 前言超細(xì)粉體由于其極小的粒度和較大的比表面積而具有特殊的性能，不僅本身是一種功能材料，而且為新的功能材料的復(fù)合與開(kāi)發(fā)展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用

15、前景，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。為了提高超細(xì)粉體的性能，滿足高新技術(shù)領(lǐng)域的特殊要求，超細(xì)粉體的復(fù)合粒子制造與實(shí)用技術(shù)引起來(lái)眾多研究者的重視和興趣1。超細(xì) Fe-Ni 合金粉由于具有不同于單質(zhì)鐵、鎳金屬粉末的特殊性能以與特殊的表面磁性，在吸波材料、磁性材料、硬質(zhì)合金、合金鍍層等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景，例如由于晶粒細(xì)化，在記憶磁鼓、磁卡、磁帶等電子產(chǎn)品方面得到了廣泛應(yīng)用2。而一維結(jié)構(gòu)材料由于具有獨(dú)特的光、電、磁和力學(xué)性能，相對(duì)于納米結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛。傳福等前期探索性實(shí)驗(yàn)研究表明3，用纖維狀超細(xì)鎳粉代替鈷作硬質(zhì)合金粘結(jié)劑，得到的硬質(zhì)合金物理機(jī)械性能已超過(guò)國(guó)外許多廠商一樣牌號(hào)硬

16、質(zhì)合金的水平。因此，作為硬質(zhì)合金代鈷粘結(jié)劑，準(zhǔn)一維鐵鎳合金也有望改善傳統(tǒng)球形鐵鎳合金作粘結(jié)劑的缺陷，提高硬質(zhì)合金機(jī)械物理性能。本章就最近國(guó)際報(bào)道的鐵鎳合金納米粉末的制備方法與相關(guān)方面的應(yīng)用做系統(tǒng)的介紹。1.2 Fe-Ni 合金粉制備方法1.2.1 固相法1.2.1.1 機(jī)械合金法八十年代初，Koch 等人1利用機(jī)械合金化方法成功地制備出了 Ni60Nb40非晶合金，這引起了材料科學(xué)界的廣泛重視。其能夠制備多種亞穩(wěn)態(tài)材料如非晶，準(zhǔn)晶，納米晶以與稀土永磁、超導(dǎo)材料、金屬間化合物等，可以擴(kuò)展非晶態(tài)的成分圍，制備常溫與熔態(tài)互不相濟(jì)的合金(如 Fe 和 Cu)以與高熔點(diǎn)材料(WC)。機(jī)械合金化由于具有設(shè)

17、備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且能大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，已成為研制新材料的一種有效手段。R.Hamzaoui 等4 用球磨機(jī)制得了 Fe-10wt%Ni 和 Fe-20wt%Ni 納米結(jié)構(gòu)合金。X 射線衍射確定其為 Fe(Ni)BCC 固溶體，并得到了晶粒的尺寸和形狀。YongshangLiu 等5 在充有高純氫氣的高強(qiáng)度不銹鋼容器中放人高純度的 . . . 2 / 57鐵粉和鎳粉，用質(zhì)量為金屬粉末顆粒質(zhì)量 10 倍的鋼球在容器中研磨 72h 左右。經(jīng) XRD 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，粉末大多為體心鐵鎳固溶體，粉末的最小粒徑達(dá) 20nm，將粉末進(jìn)行等溫退火處理得到的最終粉末的形狀為薄片狀，但雜質(zhì)元素的含量增加，降低了該合金

18、粉末的飽和磁化強(qiáng)度。A.Guittoum 等6通過(guò)高能球磨機(jī)利用機(jī)械合金的方法合成了 Fe80Ni20納米合金粒子。并經(jīng)過(guò) 8 小時(shí)的球磨后，通過(guò) X 射線衍射波譜儀，掃描透射電鏡對(duì)合金粉末的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。此鐵鎳合金粉末為面心立方結(jié)構(gòu)。隨著球磨時(shí)間從 0 到 48 小時(shí)的增加，晶格參數(shù)逐漸增加，而顆粒尺寸從 69nm 下降到11nm。由 X 射線衍射光譜可得，經(jīng)過(guò)八小時(shí)的球磨后，Ni 原子溶解在 Fe 晶格中，形成了 Fe（Ni）體心立體結(jié)構(gòu)固溶體。EDX 元素圖也證實(shí)了此結(jié)果。經(jīng)過(guò)36 小時(shí)球磨得到的納米粉末顆粒平均尺寸為 11nm，且磁性能較弱。P.H.Zhou 等7通過(guò)兩步機(jī)械合

19、金法合成了不同顆粒尺寸的 FeNi 合金納米晶體。此兩步機(jī)械合金工藝第一步是制得 FeNi 納米合金晶體，第二步是修正顆粒尺寸。所磨制的粉末按質(zhì)量比為 5:1 隨機(jī)分布在石蠟中利用微波在 0.5-18GHz 的頻率圍進(jìn)行復(fù)合性能測(cè)試和比較。據(jù)觀察和研究表明微波復(fù)磁導(dǎo)率明顯受 FeNi 結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸的影響。在此研究中，F(xiàn)e0.85Ni0.15納米晶體粉末在 1-10GHz 之間表現(xiàn)出較高的復(fù)磁導(dǎo)率值。樣品的顆粒尺寸在 2.34m 時(shí)具有最大值，1.81GHz 時(shí)，=6.32；4.09GHz 時(shí)，=3.45。這個(gè)值對(duì)于薄厚度和寬吸收波有作用。1.2.1.2 機(jī)械化學(xué)法將幾種金屬氧化物的混合物(按

20、一定比例)球磨為超細(xì)微粒，然后將這些微粒在氫氣中還原為金屬單質(zhì)。X.Y.Qin 等8利用機(jī)械化學(xué)法制得了x=32、46、55 和 64wt%，粒徑為 30-40nm 的納米 -Ni-xFe 合金。這些納米合金的雜質(zhì)含量非常低。退火溫度對(duì)微觀結(jié)構(gòu)影響的研究表明，退火溫度高于800時(shí)，不但顆粒的生長(zhǎng)速度增加很快，而且出現(xiàn)顯著的燒結(jié)過(guò)程。在溫度低于 800進(jìn)行退火，不但能產(chǎn)生粒徑小于 200nm 的顆粒，還能得到比 100nm 小的納米顆粒。退火溫度在 500時(shí)，納米 -Ni-46Fe 合金的平均粒徑為 20nm，顆粒尺寸在 70nm 左右。BET，LPA 和 SEM 的分析結(jié)果表明，在納米 -Ni

21、-46Fe粉末而硬的團(tuán)聚物很少。退火溫度低于 800時(shí)，微觀結(jié)構(gòu)分析表明，-Ni-46Fe 顆粒形狀為長(zhǎng)軸是方向的伸長(zhǎng)形狀，而不是理想的球形。退火溫度高于 800時(shí)，其形狀逐漸變成 長(zhǎng)度最短的圓盤形。1.2.1.3 擴(kuò)散控制法 . . . 3 / 57 Yuanzhi Chen 等9報(bào)道了一種制備具有固定組成和顆粒尺寸的單分散 Fe-Ni 納米顆粒的化學(xué)途徑。與以往所普遍應(yīng)用到的到合成途徑不同，以往的途徑在還原劑存在時(shí)金屬前驅(qū)體會(huì)同時(shí)減少。新途徑是在這樣的研究上發(fā)展來(lái)的：利用所制得的 Ni 納米粒子與 Fe()乙酰丙酮在高沸點(diǎn)溶劑中反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中，活化的 Fe 原子擴(kuò)散到 Ni 納米顆粒中并

22、形成 Fe-Ni 納米顆粒。X 射線衍射和透射電子顯微鏡解析結(jié)果表明所合成的 Fe-Ni 納米顆粒具有面心立體晶體結(jié)構(gòu)和球形或接近球形的形態(tài)。X 射線電子成像示波器 XPS 觀察結(jié)果表明 Fe 和 Ni的化學(xué)形態(tài)表現(xiàn)為金屬特征。所合成的 FeNi 納米粒子形態(tài)和尺寸分布通過(guò)所合成的 Ni 納米顆粒進(jìn)行調(diào)節(jié)，而組成可以通過(guò) Fe 前驅(qū)體和 Ni 納米粒子的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。磁性能測(cè)定顯示所制得的 FeNi 納米顆粒在截至溫度以上具有超順磁性特征。此納米合金顆粒制備方法也可應(yīng)用到其他非金屬納米顆粒系統(tǒng)。1.2.2 液相法1.2.2.1 凝膠-微乳液化學(xué)剪裁法申德君等10將明膠與無(wú)機(jī)鹽在一定的條件下制成

23、凝膠，然后置于微乳液體系中進(jìn)行化學(xué)剪裁，以制備納米微粒。在 SDS/異戊醇/正庚烷/H2O 微乳體系以NaBH4作還原劑，以 FeCl2和 NiCl2為原料制備 Fe-Ni 復(fù)合微粉。由 X 射線衍射和 TEM 測(cè)試可知，制得的 Fe-Ni 復(fù)合物微粒基本呈均勻球狀，但也有少量八方粒狀、四方粒狀與微細(xì)粒狀，微球的平均粒徑為 53nm，單個(gè)微粒的粒徑為2.5nm。每個(gè)復(fù)合微球中約有 21 個(gè)鐵鎳粒子，該復(fù)合微粒的比飽和磁化強(qiáng)度s=33.76(103/4Am-2g-1)，矯頑力Hc=1338Am-1，剩磁r=6.86(103/4Am-2g-1)，具有硬磁體的性質(zhì)。X 射線衍射和 X 射線能譜分析表

24、明有 Ni-Fe 合金相形成。J.M.Yang 等11通過(guò)鍛燒共沉淀的含有酒石酸鹽的鐵鎳凝膠粉得到了超細(xì)鐵鎳合金粉。1.2.2.2 電沉積法電沉積法是目前工業(yè)上生產(chǎn) Fe-Ni 合金鍍層的主要方法。一般采用碳鋼作陰極，鎳板為陽(yáng)極，電解液中鎳的消耗由添加鎳鹽來(lái)提供。其電解液有硫酸鹽型、硫酸鹽-氯化物型、氨基磺酸鹽型和焦磷酸鹽型等。與其他濕法化學(xué)方法相比，電沉積法具有簡(jiǎn)單、便捷、價(jià)廉、可操作性強(qiáng)，以與可作為分析納米材料比如納米纖維，納米塊和納米粒子的優(yōu)異方法。Yongsuk Hong12等在通過(guò)電解沉積不同鐵離子和鎳離子比例的稀電解質(zhì)溶 . . . 4 / 57液獲得了不同組成的 FexNi1-x

25、（0 x1.0）納米結(jié)構(gòu)合金。并研究分析了其組成、形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、磁性和電負(fù)性。當(dāng) Fe 在 FexNi1-x中含量從 0 增加到 1.0 時(shí)，其形態(tài)結(jié)構(gòu)從樹(shù)突狀變化為納米顆粒狀和薄膜狀。X-射線衍射（XRD）表明主晶體結(jié)構(gòu)在鐵富集時(shí)是金屬體心立方結(jié)構(gòu)；在鐵鎳含量均衡時(shí)，是體心立方結(jié)構(gòu)和面心立方結(jié)構(gòu)混合存在；在鎳富集時(shí)，是面心立方結(jié)構(gòu)。磁飽和和等電點(diǎn)性質(zhì)也強(qiáng)烈依附于納米結(jié)構(gòu)的組成。特別是，隨著 Fe 含量的增加，磁飽和點(diǎn)下降，等電點(diǎn)上升。當(dāng) Fe 在 FexNi1-x含量在 0.5（x0.5）以上時(shí)，F(xiàn)exNi1-x納米結(jié)構(gòu)在 XRD 和 SAED（電子衍射）中所表現(xiàn)特性與單質(zhì)鐵相似。據(jù)此，F(xiàn)

26、e1.0，F(xiàn)e0.71Ni0.29和 Fe0.55Ni0.45在還原四氯乙烷脫氯中 Fe1.0的效率是最高的。S.F.Moustafa 等13報(bào)導(dǎo)了一種電沉積法制備 Fe-Ni 合金粉末的工藝，其電解液的主要成分為：FeSO47H2O 50g/L，NiSO46H2O 100g/L，NH4Cl 50g/L，電解液的 pH 在 9 以上，溫度為 90左右，制得的粉末為類球形，平均粒徑為200nm。Penny Tsay 等14采用了一種反脈沖電鍍法制備了 Fe-Ni 合金鍍層，其電解液的主要成分為：FeCl2H2O 0.1mol/L，NiCl2H2O 0.1mol/L，電解液的 pH為 2.8(用

27、0.5mol/L H2SO4調(diào)節(jié))，溫度為 25左右，電鍍時(shí)間為 20min，所制得的鍍層結(jié)晶細(xì)小，沉積層致密。電沉積法最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物純度高，這是由于在電沉積時(shí)消除了雜質(zhì)，但由于電沉積法生產(chǎn)率低，并且要消耗大量的電能，因而電沉積鍍層的成本高，使得電沉積法在工業(yè)中的應(yīng)用受到限制。1.2.2.3 溶膠-凝膠法和化學(xué)共還原法溶膠-凝膠法是制備材料的濕化學(xué)方法中的一種，將易于水解的金屬化合物(無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽)在某種溶劑中與水發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)水解與縮聚過(guò)程而逐漸凝膠化，再經(jīng)干燥、燒結(jié)等后處理，制得所需納米材料。宏芳等15采用溶膠-凝膠法制備了 Fe-Ni 納米粉末，其使用硝酸鐵、硝酸鎳和檸檬酸混合制成

28、凝膠體，然后將干凝膠研磨成粉末，再在電阻爐，溫度在400-450之間焙燒 1.5h 左右得到鐵鎳氧化物粉末，最后在 H2氣氛、400溫度下對(duì)鐵鎳氧化物進(jìn)行還原而得到 Fe-Ni 納米粉末，其粒徑在 30nm 左右，粒度分布均勻。該法的特點(diǎn)是：溫度要求低，所制得的粉末純度高、均勻性好、化學(xué)組成準(zhǔn)確、活性好，但制備出的球形凝膠顆粒之間燒結(jié)性差，塊體材料燒結(jié)性不好，此外干燥時(shí)收縮大。1.2.2.4 共沉淀-熱分解法沉淀法在濕化學(xué)方法制備粉體材料中是一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、所得粉 . . . 5 / 57體性能良好的方法。所謂共沉淀-熱分解法，是在混合的金屬鹽溶液(含有兩種或兩種以上的金屬離子)中加入

29、合適的沉淀劑。由于解離的離子是以均相存在于溶液中，所以經(jīng)反應(yīng)后可以得到各種成分具有均相的沉淀，再進(jìn)行熱分解得到高純超細(xì)顆粒。根據(jù)所用原料的不同又可分為：硝酸沉淀法、氯化物沉淀法、醇鹽沉淀法與草酸鹽沉淀法等。該法制備的超細(xì)粉粒度分布集中、顆粒均勻、形貌良好、粒度細(xì)小。 Aisushi Tanaka 等16用碳酸鹽共沉淀法制備了用于催化劑的 Fe-Ni 合金粉。他首先用硝酸鎳、硝酸亞鐵和碳酸銨制備前驅(qū)體粉末-碳酸鎳和碳酸亞鐵的混合物，然后將其在 400的溫度下焙燒 4h 得到 Fe-Ni 的氧化物，最后將其在溫度為 500、H2+Ar 混合氣氛下熱分解 20h，得到粒徑為幾十微米的 Fe-Ni 催

30、化劑粉末。Zhang Chuan-fu 等17以硫酸亞鐵和硫酸鎳溶液作為金屬離子來(lái)源，草酸為沉淀劑，氨水為溶液 pH 值調(diào)節(jié)劑和金屬離子配合劑，采用配位共沉淀熱分解還原法在鐵鎳離子總濃度為 0.8 mol/L，pH 值為 6.2，沉淀溫度為 60條件下合成了鐵鎳合金粉末前驅(qū)體，然后在 420，氫氣氣氛中熱分解前驅(qū)體得到了軸徑比很大的纖維狀多孔鐵鎳合金粉末，其直徑為 300-400 nm、長(zhǎng)度為10m、比表面積為 25.0 m2/g。1.2.2.5 微乳液法微乳液和反相微乳液法是近年發(fā)展起來(lái)的制備納米微粒的一種有效而簡(jiǎn)便的方法。微乳液是透明的水滴在油中或油滴在水中形成的單分散體系(分散質(zhì)點(diǎn)直徑為

31、 5-100nm)。大學(xué)朝平課題組18-19應(yīng)用 W/O 型微乳液法制備了超細(xì) Ni-Fe 復(fù)合物微粒。其方法用 DBS/異戊醇/正庚烷 H2O 微乳體系以 NaBH4作還原劑，自 FeCl2和NiCl2制備超細(xì)粒子 Ni-Fe 復(fù)合微粉。其樣品由 X 射線衍射和 TEM 測(cè)試知，制備的 Ni-Fe 復(fù)合物呈均勻球狀，粒徑小于 30nm，密度為 2.89 g/cm3。比飽和磁化強(qiáng)度在 13-16Am2/kg 之間，矯頑力較大，剩磁也較大，說(shuō)明該超細(xì)復(fù)合微粒具有硬磁體的性質(zhì)。Irena Ban 等人20采用在陽(yáng)離子水油微乳液中利用 NaBH4在 25下還原 Fe鹽和 Ni 鹽得到納米尺寸的 Fe

32、0.2Ni0.8。水油微乳液為十六烷基-三甲基氨溴化物（CTAB）和n-丁醇/異辛烷。經(jīng)過(guò) TEM 和 X-射線衍射分析表明，所合成顆粒尺寸為約為 4-12nm。根據(jù)其納米尺寸，納米顆粒具有原始立體結(jié)構(gòu)而不是體心立體結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)合成過(guò)程中的反膠束的檢驗(yàn)表明鐵鎳合金納米顆粒的形態(tài)主要取決于微乳液的組成。此納米粒子的磁性能比其他體相材料的磁性能要低一些， . . . 6 / 57這反映出了顆粒納米尺寸對(duì)顆粒磁性能的影響。1.2.2.6 非水液相法ChenYuanzhi 等21采用不添加還原劑熱分解乙酞丙酮鎳()和乙酞丙酮鐵()的非水液相法合成鐵-鎳納米粒子。X 射線衍射和透射電鏡分析表明，所合成的

33、鐵-鎳納米粒子具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出多分散特性。在對(duì)應(yīng)體系中添加表面活性劑，可以進(jìn)一步控制粒子形貌和尺寸分布。改變金屬前驅(qū)體的初始摩爾比可以在一定程度上調(diào)整最終化學(xué)組成。M.Ammar 等22通過(guò)正硅酸乙酯的堿催化水解縮合將 FeNi 納米顆粒封裝在硅殼層，所獲得產(chǎn)品顆粒子在生物醫(yī)學(xué)和電磁設(shè)施中有潛在的應(yīng)用。合成過(guò)程過(guò)高能超聲波的強(qiáng)力攪拌，使其他結(jié)塊顆粒得到均勻分布。超聲波保證了顆粒在合成的過(guò)程中保持均勻分散的同時(shí)提高了此方法的合成效率。通過(guò)透射電鏡TEM 和掃描電鏡 EDX 表征發(fā)現(xiàn)，在硅的表層形成了一層核殼。硅層并沒(méi)有影響到核的磁性能。所有的樣品無(wú)論是在 77K 還是在室溫和居里點(diǎn)

34、，其鐵磁性都沒(méi)有發(fā)生變化，只有矯頑力并沒(méi)有像預(yù)期的那樣取決于硅層厚度。Jian Xu 和 Alan Dozier 23利用聚丙烯酸 PAA 和聚醚砜 PES 混合膜基質(zhì)在有機(jī)物中分布 FeNi 納米粒子時(shí)的鹵化有機(jī)物進(jìn)行還原轉(zhuǎn)化。這種利用膜基質(zhì)來(lái)固定納米顆粒方法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少粒子的損失，阻止粒子的凝聚和在對(duì)流層潛在的應(yīng)用。交叉相連的 FAA/PES 復(fù)合膜包含金屬離子作為顆粒先導(dǎo)通過(guò)與乙二醇熱處理后作為連接劑。納米級(jí)的金屬顆粒在膜基質(zhì)中被硼氫化鈉還原后形成和固定。通過(guò)掃描電子顯微鏡 SEM 對(duì)膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察。利用 SEM和透射電子顯微鏡 TEM 對(duì)顆粒尺寸和分布進(jìn)行了表征。利用能量

35、色散 X 射線示波儀 EDS 獲得了顆粒定性和定量的元素信息。1.2.2.7 液相還原法液相還原法是指在可溶性鐵鹽和鎳鹽的混合溶液中加入還原劑，通過(guò)控制反應(yīng)條件，將鐵鹽和鎳鹽還原，從而得到金屬合金粉末的方法。其中最常見(jiàn)是KBH4還原法和聯(lián)氨還原法。董國(guó)君24等人采用液相 KBH4還原法，制備出不同摩爾比例的 Fe-Ni 納米微粉，通氫還原得納米合金。元素分析結(jié)果表明該合金為 Fe-Ni-B-O 納米合金，且元素 B 的嵌入量隨 Ni 在合金中摩爾比例的增加而增大。XRD 表明不同摩爾比Fe-Ni-B-O 納米合金各元素在合金中的存在形式呈規(guī)律性變化。實(shí)驗(yàn)表明還原溫度為 400時(shí)，合金表面活性最

36、高，催化性能優(yōu)良，pH=8 時(shí) KBH4水解析氫產(chǎn)率可達(dá) 100%，且當(dāng) Fe/Ni1 時(shí)催化性能明顯優(yōu)于 NixB，元素 Fe 改善了合金催 . . . 7 / 57化 KBH4水解析氫的催化活性。Qilong Liao 等25采用水熱還原法在強(qiáng)堿性介質(zhì)中還原 Ni(NO3)2和 Fe(NO3)29H2O 獲得 FeNi3納米合金粉末。用 X 射線衍射波譜儀對(duì)在 180下進(jìn)行不同的水熱反應(yīng)次數(shù)所制備的樣品進(jìn)行分析，結(jié)果顯示當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò) 2 小時(shí)后所獲得產(chǎn)品是純凈的 FeNi3合金納米顆粒，具有良好的晶體結(jié)構(gòu)。然而，在開(kāi)放系統(tǒng)常壓下進(jìn)行一樣準(zhǔn)備和反應(yīng)，并沒(méi)有檢測(cè)到晶體相。透射電子顯微圖像顯示

37、所制得的納米顆粒的尺寸隨著水熱反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。所制得的樣品具有對(duì)稱的磁滯回線，與鐵磁材料行為一樣。王一鈞等26采用液相還原法通過(guò)在不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度條件下，以KBH4為還原劑，在二價(jià)鐵、鎳鹽的水溶液中加入適量的表面活性劑還原出晶須狀的 Fe-Ni 合金，并采用 XRD 衍射技術(shù)和 TEM 電鏡測(cè)試手段對(duì)合成的 Fe-Ni 合金的物相和晶須形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：液相還原反應(yīng)可以得到 6nm 的Fe-Ni 合金晶須，當(dāng)溶液濃度為 110 mol/L 時(shí)，晶須平均尺寸最小，長(zhǎng)徑比最大，晶須的成須率好。與其他方法相比，該法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、粒度分布圍窄和化學(xué)均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，但

38、制備出的粉末顆粒易于團(tuán)聚、生產(chǎn)成本較高且 KBH4毒性較大，不利于生產(chǎn)。Xuegang Lu 等27室溫下在稀溶液過(guò)氫還原工藝成功合成了鐵磁性 FeNi3納米粒子。X 射線和透射電鏡分析表明 Fe2+可以被溶液中的 Ni2+離子還原為 Fe。當(dāng) Fe2+和 Ni2+的摩爾比為 1/3 時(shí)，F(xiàn)e2+和 Ni2+都被還原為 Fe 和 Ni，最終形成面心立體結(jié)構(gòu)的 FeNi3相。所合成的 FeNi3顆粒具有 AuCu3型結(jié)構(gòu)且?guī)缀鯙榍蛐?，直徑約為 50-200nm。所制得納米顆粒在空氣中十分穩(wěn)定且具有典型的鐵磁性能。飽和磁化強(qiáng)度（Ms）達(dá)到 110emu/g，矯頑力是 100Oe。淬火后溫度從 55

39、0降到25矯頑力降到 18Oe。Lei Wang 等28利用 Ni2+Fe3+-油酸與堿混合溶液在水熱晶化輔助作用下的固液界面反應(yīng)合成了單分散的鎳鐵合金納米顆粒?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生在固液相的界面處，活化的顆粒隨后通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)分散到稀溶液中。通過(guò) X 射線衍射和透射電子顯微鏡對(duì)所獲得的樣品進(jìn)行分析表明，顆粒尺寸和分布受溶劑、堿類型、水熱溫度和時(shí)間的影響。通過(guò)微調(diào)合成條件，可以獲得粒度在 5-12nm 的準(zhǔn)單分散納米顆粒。納米顆粒的磁性能測(cè)試表明鎳鐵合金納米粒子由于其納米尺寸的影響具有超順磁性。1.2.2.8 無(wú)電鍍的化學(xué)還原法 S.F.Moustafa 和 W.M.Daoush29利用無(wú)電鍍的化學(xué)還原

40、法在堿性的酒石酸鹽中用次磷酸鹽作為還原劑合成得到了結(jié)構(gòu)為 20wt%Fe 和 80wt%Ni 納米鎳鐵導(dǎo) . . . 8 / 57磁合金(即坡莫合金)。該實(shí)驗(yàn)制得的 FeNi 粉末粒徑為 200nm，并含有 2.4wt%的磷。該粉末具有非晶型結(jié)構(gòu)和低飽和感應(yīng)。但當(dāng)溫度提高到 500，出現(xiàn) FeNi3金屬間化合物。在 1050就會(huì)得到立方的 FeNi 固溶體，它具有最高的飽和感應(yīng)值。1.2.2.9 金屬化學(xué)還原法烴烴等30用多相合成方法，以金屬鋁粉作還原劑還原 FeSO4(NH4)2SO4和NiSO4(NH4)2SO4的混合溶液，制備了 Ni-Fe 合金的納米粉體，并對(duì)反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行了討論。該方

41、法是一個(gè)純無(wú)機(jī)化學(xué)的反應(yīng)，反應(yīng)速度比元素有機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)快得多，有利于微細(xì)顆粒的生成，但由于沒(méi)有考慮加入表面活性劑和分散劑，TEM 的照片表明，磁矩很大的 Ni-Fe 合金產(chǎn)物多團(tuán)聚為微米量級(jí)的蓬松顆粒。K.L.McNemy 等31合成了具有可調(diào)居里溫度單分散亞穩(wěn)態(tài)面心立體結(jié)構(gòu) 相 FeNi 磁性納米粒子（MNP） 。此納米粒子的化學(xué)計(jì)量值已經(jīng)通過(guò)亞穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展至FeNi 相平衡圖預(yù)測(cè)到。Fe-Ni 磁性納米顆粒通過(guò)對(duì) Fe 和 Ni 的前驅(qū)體中進(jìn)行化學(xué)還原，化學(xué)計(jì)量值變化從 Fe90Ni10到 Fe70Ni30。為了進(jìn)一步降低合金的居里溫度，合成過(guò)程中加入了 Mn 前驅(qū)體。磁性納米顆粒的

42、形態(tài)和結(jié)構(gòu)通過(guò) X 射線衍射和透射電子顯微鏡進(jìn)行了觀測(cè)。用振動(dòng)樣品磁學(xué)性質(zhì)器對(duì)磁性能進(jìn)行了測(cè)定。其研究發(fā)現(xiàn) Fe70Ni30磁性納米顆粒具有 82的居里溫度和特殊的磁性能66emu/g。向 Fe75Ni25磁性納米顆粒中加入 1wt%的 Mn 可以將居里溫度降低到78，這是已報(bào)導(dǎo)的面心立體結(jié)構(gòu)的 Fe-Ni 合金最低的居里溫度。在研究中同時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)線電自我調(diào)節(jié)加熱的模型，在此模型中，最大獲得的水-MNP 懸浮液居里溫度（Tc100）接近于溶液中 MNP 懸浮液的居里溫度。1.2.2.10 模板法模板法是目前國(guó)外競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，在合成有序納米材料中占有重要地位。其特點(diǎn)是先選擇特定的樣模，通過(guò)限域生

43、長(zhǎng)制備出各種準(zhǔn)一維納米材料32。目前被選用的模板主要有多孔陽(yáng)極氧化鋁(porous anodic alumina，簡(jiǎn)稱 PAA；或 anodic aluminum oxide，簡(jiǎn)稱 AAO)薄膜 、徑跡蝕刻(track-etch)聚合物薄膜、沸石分子篩、以與碳納米管等。采用多孔模板，結(jié)合電化學(xué)沉積、溶膠凝膠、化學(xué)沉積可制備出一系列準(zhǔn)一維納米粉末。Xue Shou-hong 等33用 FeSO47H2O，NiSO46H2O，H3BO3，十二烷基磺酸鈉（SDS）和去離子水配制電解液，以多孔聚碳酸酯薄膜為模板，采用電化學(xué)沉 . . . 9 / 57積制備了柱狀 Fe41Ni59納米棒和 Fe32Ni

44、68納米管。合成的 Fe41Ni59納米棒和 Fe32Ni68納米管的長(zhǎng)度和直徑分別為 6-7m、200 nm。研究表明納米棒和納米管的直徑由聚碳酸酯薄膜的孔隙直徑?jīng)Q定，長(zhǎng)度由沉積時(shí)間決定。該納米棒為面心立方結(jié)構(gòu)，納米管為多晶。從磁滯回線看出，該納米棒和納米管陣列在易磁化的陣列方向具有各向異性，并且在平行和垂直方向的矯頑力均比鐵，鎳與塊體 FexNi1-x材料大，這說(shuō)明它們是良好的軟磁性材料。RultaoLva 等34報(bào)道了一種在薄壁碳納米管原位填充長(zhǎng)連續(xù)納米線的新過(guò)程。該碳納米管是用含氯苯 C6H3Cl3作為碳前驅(qū)體制得。包裹在碳納米管的FeNi 納米線的長(zhǎng)度達(dá) 4m，比以前的報(bào)道(長(zhǎng)度50

45、0nm)增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。樣品的磁性能測(cè)試表明，樣品具有典型的鐵磁性質(zhì)，其居里溫度為 640。理論計(jì)算表明這種材料具有很大潛力，并可作為有效的薄涂層微波吸收劑。Hua-Qiangwu 等35用濕化學(xué)方法將直徑圍是 12-15nm 的 Fe1-xNix合金納米粒子(x=0.25、0.50、0.75)均勻的附著在碳納米管表面，采用透射電子顯微鏡，高分辨率傳輸電子顯微鏡和 X 射線粉末衍射對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)果表明：當(dāng)x=0.25 時(shí)，fcc 和 bcc 結(jié)構(gòu)明顯共存，而當(dāng)x=0.5，0.7 時(shí)，大部分 Fe1-xNix合金納米粒子具有 fcc 結(jié)構(gòu)。附著在碳納米管上的 Fe1-xNix合金納米粒子具有

46、軟磁性質(zhì)，矯頑力隨鎳濃度的增加和納米粒子粒徑的減小而減小，飽和磁化強(qiáng)度隨鎳濃度的改變而變化。這些表明，利用化學(xué)法在碳納米管上制備具有磁存儲(chǔ)應(yīng)用的 Fe-Ni 合金納米粒子涂層具有廣闊的前途。Jung.H.Kim 等36在聚酰亞胺膜上以預(yù)先存在的納米尺寸的 Ni 粒子薄膜為模板，在上面沉積 1nm 厚的 Fe 薄膜制造出 Ni-Fe 合金納米顆粒單分子層。緊接著，利用熱退火來(lái)增強(qiáng) Fe 膜與預(yù)先存在的 Ni 粒子的粘合。所獲得的合金納米粒子尺寸約為 6.5nm，且由于混入了 Fe，與最初的 Ni 種子顆粒相比，飽和磁化強(qiáng)度有所增加。此研究的納米顆粒模板工藝可以擴(kuò)展到其他合金系統(tǒng)納米顆粒的合成。1

47、.2.3.4 羰基法利民等37利用 Fe(CO)5和 Ni(CO)4作為前驅(qū)體，使它們?cè)诟邷叵聼岱纸猓⑼ㄟ^(guò)自合金化過(guò)程制得納米級(jí)的羰基 -(Fe，Ni)合金超細(xì)微粒?？刂撇煌壤聂驶F、羰基鎳的含量以與溫度、壓力、流量、稀釋比等諸多因素，可以獲得不同粒度、不同性能的 -(Fe，Ni)合金粉體。經(jīng)檢測(cè) -(Fe，Ni)合金相為面心立方結(jié)構(gòu)，只有微量的 Fe3O4存在，顆粒大小在 10nm 左右并呈非球形，各顆粒的 Fe 和 Ni 含量不同，平均為 Fe44Ni56，其中 91%的顆粒 Ni 含量在 40%-70%之間。 . . . 10 / 57蓓京等38通過(guò)氣相化學(xué)工程羰基法的制備技術(shù)制備

48、出納米 Ni、納米 Fe、納米 -(Fe，Ni)合金粉、 納米粉等強(qiáng)磁性材料。通過(guò)氣相熱分解方法控制不同的氣相化學(xué)反應(yīng)溫度、氣流速度以與加熱方式獲得了不同形狀的納米磁性粉體。此法的特點(diǎn)是：鐵鎳合金粉的純度高，粒度分布窄(即顆粒單分散性好)，但是該法對(duì)設(shè)備和工藝要求高，尤其是毒性氣體處理技術(shù)要求嚴(yán)格等缺點(diǎn)限制了它的推廣應(yīng)用。1.2.3 氣相法1.2.3.1 氫氣還原法氣相還原法制取超細(xì)粉末是基于均相反應(yīng)的原理，以易蒸發(fā)的鹵化物（或其他化合物） 為原料， 在一定溫度下用還原性氣體 （如氫氣）還原鹵化物蒸氣來(lái)制取相應(yīng)的超細(xì)微粉。YongJae Suh 等39采用 NiCl2和 FeCl2和氫氣為原料

49、，用氬氣作保護(hù)氣和金屬氯化物蒸氣作載氣，由氫氣同時(shí)還原 NiCl2和 FeCl2 蒸氣， 合成了尺寸可控的鏈狀 Fe-Ni 納米合金。該鏈狀合金是由立方結(jié)構(gòu)的球形粒子在磁場(chǎng)作用下定向連接形成的，其直徑在 56-82 nm。 M.L.Aiyouov 等40以 NiCl2和 FeSO4為原料，首先制備出顆粒很小的前驅(qū)體粉末 Fe(OH)2和 Ni(OH)2混合物，然后將其放人爐中，通入 H2，將溫度加至570-690K，反應(yīng)一段時(shí)間即可得到 Fe-Ni 合金超細(xì)粉末，其平均粒徑為 30-80nm。EnioLima.R 等41在低溫，用氫氣還原濕法得到的納米 NiFe2O2制得了各種鐵鎳合金。這個(gè)方

50、法包括循環(huán)氧化還原微米級(jí)的用化學(xué)鍍技術(shù)鍍有鎳的鐵顆粒。通過(guò)在 320的氫氣流中還原納米 NiFe2O2晶體，得到了 Fe 與 Ni 平衡相。并在此溫度下，制得了規(guī)則的四方鐵鎳合金相。1.2.3.2 （直流電弧、微波）等離子體法等離子體法制備納米粉體材料，一般是利用在等離子體氣氛中氣相反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、均相成核、生長(zhǎng)獲得固態(tài)超微顆粒的原理。其又分為微波等離子體法和直流電弧等離子體法。Joseph Lik Hang Chau42以氯化鎳和氯化鐵為原料，用氫氣將以化學(xué)計(jì)量比均勻預(yù)混合的氯化鎳和氯化鐵粉末送至反應(yīng)區(qū)域，在高活性微波等離子體的作用下，氯化鎳和氯化鐵分解并被還原生成了面心立方結(jié)構(gòu)的 Fe

51、-Ni 納米粉末。粉末原料的加料速度通過(guò)特制粉末計(jì)量設(shè)備中活塞的移動(dòng)速度控制，反應(yīng)在 . . . 11 / 572.45 GHz 單模腔微波場(chǎng)中進(jìn)行，反應(yīng)中氫氣作載氣和還原氣，氮?dú)庾鞯入x子體生成氣和冷卻氣。透射電鏡和 X 射線衍射研究表明，該微波等離子體法制得了由直徑為 34 nm 的球形粒子連接而成的鏈狀納米 Fe-Ni 粉末。燦權(quán)43等利用直流電弧等離子法在 105Pa H2+Ar 混合氣氛下制備了 Fe、Ni與 Fe-Ni 合金納米粒子，通過(guò) XRD，TEM，XPS，VSM 與 TC-436(LECOLTD.)N/O 分析儀等對(duì)納米粒子結(jié)構(gòu)、形貌、成分、表面狀態(tài)與靜態(tài)磁性能進(jìn)行了表征，并

52、通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，利用同軸波導(dǎo)的方法對(duì)金屬納米粒子進(jìn)行了電磁參數(shù)的測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在 2-8GHz 頻率圍，F(xiàn)e、Ni、Fe-Ni 合金納米粒子/固體石蠟復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)虛部 在 3-4，7-10，14-16GHz 頻段均出現(xiàn)三個(gè)峰值，隨著 Fe 元素含量的增加，F(xiàn)e-Ni 合金納米粒子的復(fù)介電常數(shù) 損耗值成規(guī)律性的增加：復(fù)磁導(dǎo)率實(shí)部 也逐漸增大，且在 2-4GHz 圍出現(xiàn)極大值，復(fù)磁導(dǎo)率虛部 吸收峰值向高頻段移動(dòng)，而且當(dāng)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)為 Fe49.00Ni 和Fe28.35Ni 時(shí)，材料的吸收頻帶展寬。Wei-Hung Chiang 和 R.Mohan Sankaran44通過(guò)微

53、波等離子體合成了 Fe-Ni納米顆粒并研究了其對(duì)碳納米晶塊（CNT）生長(zhǎng)的催化作用。在微波等離子體反應(yīng)器入了乙炔和氫氣，通過(guò)氣體了流動(dòng)帶走 Fe-Ni 納米粉末進(jìn)入加熱爐中來(lái)催化碳納米晶塊的生長(zhǎng)。雪峰45等利用直流電弧等離子法在 105Pa H2+Ar 混合氣氛下制備了 Fe、Ni與 Fe-Ni 合金納米粒子，通過(guò)透射電子顯微鏡 (TEM)對(duì)納米粒子結(jié)構(gòu)、形貌、成分、表面狀態(tài)進(jìn)行了表征，并通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，利用同軸波導(dǎo)的方法對(duì)金屬納米粒子進(jìn)行了電磁參數(shù)的測(cè)定。利用實(shí)驗(yàn)所得 Fe-Ni 合金納米粒子電磁參數(shù)，計(jì)算模擬厚度、頻率對(duì)材料吸波性能的影響。1.2.3.3 燃燒法安倫46等以燃燒法在密閉

54、容器中，加上過(guò)量的燃燒劑，合成出具有立方晶結(jié)構(gòu)的鐵鎳合金磁性納米材料，其鐵鎳顆粒大小約為 10-30nm。而磁性最高可達(dá)Ms=184.0 emug-1，并且具有良好的穩(wěn)定性。所使用的前驅(qū)體藥品為硝酸鐵(Fe(NO3)39H2O)與硝酸鎳 (Ni(NO3)26H2O)，燃燒劑為卡巴胺，在混合藥品的過(guò)程中，另外加入一種人工高分子聚合物 PVA，其不參與反應(yīng)，目的在利用 PVA所具有的特性，使溶液在加熱反應(yīng)的過(guò)程中，能夠形成膠狀，以便在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行進(jìn)一步的加熱反應(yīng)，避免反應(yīng)溶液因?yàn)閾]發(fā)作用，影響取樣時(shí)的產(chǎn)量以與污染腔體。1.2.3.4 磁場(chǎng)誘導(dǎo)熱分解法 . . . 12 / 57Lixian

55、gcheng 等47通過(guò)五羰基鐵 Fe(CO)5和四羰基鎳 Ni(CO)4的磁場(chǎng)誘導(dǎo)熱分解制備了 Fe55Ni45纖維。X 射線衍射表征出 Fe55Ni45纖維具有面心立方結(jié)構(gòu)(-相)，掃描電鏡觀察出了纖維狀形貌。這表明隨著磁場(chǎng)增強(qiáng)，纖維直徑從5m 增加到 8m，相應(yīng)的長(zhǎng)徑比從 60-80 降低到 20-40。在 X 波段下用透射和反射波導(dǎo)法測(cè)定復(fù)介電常數(shù)和 Fe55Ni45纖維復(fù)合材料的介電常數(shù)。結(jié)果表明，直徑較小(5m)、長(zhǎng)徑比較高的 Fe55Ni45纖維具有較高的復(fù)介電常數(shù)和介電常數(shù)。反射損失耗測(cè)量表明 Fe55Ni45纖維超薄復(fù)合材料具有低反射損耗值。1.2.3.5 低溫蒸發(fā)濃縮法低溫

56、蒸發(fā)濃縮工藝是較為傳統(tǒng)的工藝，其建立在蒸發(fā)和低溫濃縮基礎(chǔ)上。為了研究納米顆粒的合成工藝和潛在的科技應(yīng)用，低溫蒸發(fā)濃縮法工藝作為一門新的合成工藝而得以利用。此工藝是通過(guò)過(guò)度加熱懸浮在惰性氣體中的金屬液滴產(chǎn)生蒸汽，然后進(jìn)行冷凝持續(xù)獲得納米合金顆粒。Y.Champion 等48人利用低溫蒸發(fā)濃縮工藝獲得了平均粒度為 50nm 納米粉末。金屬在適當(dāng)?shù)恼羝麎海?.1 托，2000K）下，產(chǎn)生的納米粉末的平均顆粒尺寸約為 50nm，其生產(chǎn)率為 0.1g/mn 到 2g/mn。X 射線衍射和透射電鏡檢測(cè)納米粉末結(jié)果顯示，粉末顆粒呈球形，平均粒度為 50nm，且服從對(duì)數(shù)分布。顆粒之間通過(guò)較弱的連接凝結(jié)在一起。

57、納米顆粒的成分也比較均勻。Cecilie Duhamela 等49通過(guò)蒸發(fā)和低溫冷凝過(guò)程制備了不同成分組成的納米 FexNi1-x合金粒子，并對(duì)于納米粉末的中間合金的組成進(jìn)行了深入的研究。當(dāng)x 0.295 時(shí)，粉末富集 Fe；當(dāng)x = 0.295時(shí)，納米粉末可以大量生產(chǎn)且組成沒(méi)有偏差。表征技術(shù)表明粉末由平均顆粒尺寸為 55nm 的球形顆粒組成。特別是，運(yùn)用電子能量損失譜（EELS）確認(rèn)了顆粒部的均勻性。這些小顆粒在空氣中可以自燃，需通過(guò)軟氧化使其穩(wěn)定。對(duì)于顆粒組成，利用能量損失譜檢查了顆粒氧化層的特征。這種 FeNi 納米顆粒的合成技術(shù)和關(guān)于其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的知識(shí)對(duì)微型數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)探測(cè)設(shè)備的

58、設(shè)計(jì)具有極為重要的意義。1.3 Fe-Ni 合金粉應(yīng)用現(xiàn)狀材料的性能在很大程度上受到晶體顆粒尺寸的影響，在制備過(guò)程中材料的物理化學(xué)行為也與原料的尺寸有關(guān)，現(xiàn)代材料正向納米級(jí)躍進(jìn)。顆粒變細(xì)，巨大的顆粒表面為整個(gè)工藝帶來(lái)變化，如大大改變了燒結(jié)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力-表面能，物料的擴(kuò)散路徑會(huì)變短，接觸界面增大，從而加速了擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，晶 . . . 13 / 57粒尺寸效應(yīng)和晶界效應(yīng)變得更為重要，對(duì)性能的影響變得顯著，并且還可以提高催化的效率，加速催化速度，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)粉末其他方面的用途。鐵鎳合金具有優(yōu)異的磁電性能，在現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防和高技術(shù)發(fā)展中具有重要作用。納米級(jí)的超細(xì)鐵鎳合金粉，可表現(xiàn)出更高的磁能積、

59、剩磁對(duì)溫度的依賴關(guān)系小和良好的磁化特性，可以用來(lái)合成性能優(yōu)異的磁體材料，還可用其替代硬質(zhì)合金制備中價(jià)格昂貴的金屬鉆粉。超細(xì)鐵鎳合金粉具有超細(xì)粉體尺寸小而均勻、比表面積大、化學(xué)活性高等特性以與特殊的表面磁性，在吸波材料、磁性材料、硬質(zhì)合金、合金鍍層等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。1.3.1 磁性材料磁性材料與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)，磁記錄至今仍是信息工業(yè)的主體。磁記錄發(fā)展的總趨勢(shì)是大容量、小尺寸、高密度、高速度、低價(jià)格。當(dāng)前磁記錄技術(shù)已成為信息新技術(shù)中的重要部分，對(duì)磁記錄的主要要提高其記錄密度、記錄容量和記錄設(shè)備的小型化，這對(duì)磁記錄介質(zhì)和磁記錄頭都提出了更高的要求。F

60、e-Ni 合金由于具有臨界磁晶各向異性和低導(dǎo)熱系數(shù)的特性，且有較高的比飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力、ds/dr和信噪比，已成為一種很重要的磁性材料，特別是在磁致伸縮傳感器材料方面50。Fe-Ni 系坡莫合金，至今仍然是廣為應(yīng)用的軟磁材料，不僅軟磁性優(yōu)良，加工性也很好，可用切割或沖壓加工制成任意形狀，是磁頭、高頻變壓器、電機(jī)極靴、磁屏蔽、磁放大器、繼電器鐵芯、通訊用變壓器鐵芯等常用的材料。目前，市場(chǎng)上的磁心粉主要有 Ni 基的 80NiFeMo、50NiFe，F(xiàn)e 基的純Fe、FeSi、FeAl、FeSiAl，還有少量的非晶態(tài)和超微晶磁粉心。其主要特點(diǎn)是居里點(diǎn)高，飽和磁通密度高、有寬的恒導(dǎo)磁區(qū)和優(yōu)良的頻