摘 要: 在一定比例的氨、氢气氛中，制备铁氮化合物。对产物进行X射线衍射分析，探索氮化温度、氮化时间、氨氢比及冷却介质对产物的影响。并就其中两种产物Fe3N和Fe4N，研究频率对它们电磁性能的影响。55168

毕业论文关键词: 氨氢比；Fe3N；Fe4N；电磁性能

Abstract:  In a certain proportion of ammonia, hydrogen atmosphere, prepare the iron compounds. By X-ray diffraction (XRD), the study of the product, explore the nitriding temperature and nitriding time, ammonia, hydrogen ratio and cooling medium effect on the product. And the two product Fe3N and Fe4N, research the influence of frequency electromagnetic performance of them.

Keywords: Ratio of NH3 and H2; Fe3N; Fe4N; Electromagnetic parameter

目   录

1  引言4

2  实验原理及方法4

2.1  实验原理4

2.2  实验方法  5

3  结果与讨论5

3.1  合成工艺对产物的影响5

3.2  产物电磁性能的研究8 

结论10

参考文献11

致谢12

1  引言

早期科学家对铁氮化合物的研究主要是机械性能和化学性能[1-3]。

1972年，Kim等研究人员，通过实验，发现Fe16N2具有较高的饱和磁通密度（BS =2.76T）[3-5]。这引起了磁学界的极大兴趣，人们开始关注铁氮材料的电磁性。

本文主要讨论氮化温度、氮化时间、氨氢比及冷却介质对铁氮化合物制备的影响，并研究了制备纯相Fe3N、纯相Fe4N的最佳氮化温度、最佳氮化时间、最佳氨氢比、采用的冷却介质以及它们的电磁性能。这对日后探索铁氮化合物电磁方面的应用有着重要意义。

2  实验原理及方法源.自|751,:论`文'网www.751com.cn

2.1  实验原理

首先，我们知道氨常温时较稳定，而高温时易分解。分解反应为：NH3 →3/2H2 + 1/2N2 。这里是通过对铁粉进行氮化处理来制备铁氮化合物，包含3个阶段：首先是氨的分解，然后是氮原子的扩散，最后是界面反应。

2.1.1  氨的分解

氨的分解分为三步。首先，氨被铁表面吸附，该过程中铁相当于催化剂。其次，氨的脱氢过程，形成氮原子和氢原子。最后，被铁表面吸附的氮原子溶解于α-Fe中，而未被铁表面吸附的氮原子、氢原子重新结合，形成氮气、氢气。

2.1.2  氮原子的扩散

溶解于α-Fe中的氮原子由铁表面向内部扩散，产生浓度差。

2.1.3  界面反应

在扩散过程中，当氮原子遇到铁原子时，发生界面反应，生成相应的铁氮化合物，方程方程式如下：

1/2N2 +Fe  → FeN

1/2N2 +2Fe → Fe2N

1/2N2 +3Fe → Fe3N

1/2N2 +4Fe → Fe4N

2.2  实验方法

用NH3/H2作为渗氮剂，使粒度为20μｍ的高纯铁粉和NH3/H2发生固气反应。实验过程中采用适宜管径的石英管作为管式炉的炉腔，这样不仅方便操作、有利于样品的快速升降温，而且保证了样品的洁净。渗氮操作包含升温、保温和冷却三个过程。利用X射线衍射仪分析产物的组织结构，用磁导率测试系统测量产物的相对磁导率，用介电常数测试系统测量相对介电常数。

3  结果与讨论

3.1  合成工艺对产物的影响

3.1.1  氮化温度对产物的影响

将一定量的铁，在氨氢比为1:1的气氛中，不同温度（450℃、550℃、650℃、750℃）时，氮化5h后，用液氮冷却