微納米球磨氧化鐵粉還原制備超細(xì)鐵粉的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，技術(shù)的全面進(jìn)步，人們?nèi)找鎸?duì)現(xiàn)今使用的材料的性能有更高的要求，因此新材料的研究和開發(fā)日益重視，新材料近年來得到了飛速的發(fā)展，在這些琳瑯滿目的新材料家族里，超細(xì)粉體材料更引人注目。這種材料不僅具有奇特、優(yōu)異的性能，而且還可能會(huì)由此掀起材料領(lǐng)域的革命，為材料科學(xué)帶來更多的機(jī)遇和發(fā)展。 本文研究了用高能球磨方法將粉末破碎到超細(xì)的粒度，再將球磨后獲得的超細(xì)氧化鐵粉用氫氣還原制取超細(xì)鐵粉的工藝技術(shù)，同時(shí)探索了超細(xì)氧化鐵粉

2、的還原特性和還原機(jī)理。在高能球磨過程中，調(diào)節(jié)球磨時(shí)間，得到不同粒度的氧化鐵粉末，并分析氧化鐵粉末的粒度和粒度分布，觀察其形貌。在進(jìn)行氫氣還原氧化鐵粉末的實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別改變還原溫度，還原時(shí)間，氫氣流量等工藝參數(shù)，以獲得制取超細(xì)鐵粉的最佳的工藝條件。對(duì)還原后的粉末進(jìn)行氧含量的測(cè)定并計(jì)算出氧化鐵粉末的還原率，對(duì)還原鐵粉進(jìn)行粒度和粒度分布的分析，通過掃描電子顯微鏡，觀察還原鐵粉的形貌。找出氧化鐵粒度，還原溫度，還原時(shí)間和氫氣流量等參數(shù)對(duì)氧化鐵還原

3、率、鐵粉粒度和粒度分布，鐵粉的形貌等的影響。 由于采用了高能球磨的方式破碎粉末，大大增加了氧化鐵粉末的比表面積和表面能，極大地提高了粉末的活性，結(jié)果表明大大降低了還原的溫度，即使在280℃溫度下，仍然可以被氫氣還原，由于還原反應(yīng)是在很低的溫度下進(jìn)行，大大降低了粉末長大的動(dòng)力，所以能夠制得超細(xì)鐵粉。球磨在采用無水酒精作為球磨介質(zhì)，20:1的球料比，200rpm的球磨轉(zhuǎn)速，球磨時(shí)間96h的條件下，可以獲得最理想的破碎效果，氧化鐵粉的

4、粒度細(xì)達(dá)0.35 μ m。還原結(jié)果表明，在360℃的還原溫度，氫氣流量為1.0L/min的條件下，還原15min，可以制取到粒度在0.2～0.4 μ m的超細(xì)鐵粉。結(jié)果證明，微納米氧化鐵粉的還原可大大降低還原溫度，縮短燒結(jié)時(shí)間，并可制得超細(xì)鐵粉。 最后，從熱力學(xué)的角度，討論了一下氫氣還原氧化鐵這個(gè)反應(yīng)的生成自由能，并得到了在四個(gè)溫度下的數(shù)值。微納米氧化鐵粉的還原反應(yīng)熱力學(xué)遵循吸附理論，反應(yīng)過程是屬于界面化學(xué)反應(yīng)控速和氣體內(nèi)擴(kuò)散控