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[物理] 日本東北大學等成功生成氮化鐵粉末,有望成為無需稀土的強磁鐵

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發表於 2011-3-31 11:57:22 |顯示全部樓層
  由日本東北大學研究所教授高橋研、助教小川智之以及戶田工業等組成的研究小組,成功地以g為單位生成了氮化鐵(Fe16N2)粉末(圖1)。據介紹,這是全球首次以91品質%的高純度,可再現地成功生成了以克為單位的Fe16N2。作為日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的「稀有金屬替代材料開發項目」的一部分,該研究小組一直在探討將Fe16N2用作不使用釹和鏑等稀土材料的強磁鐵候補材料。

  此次生成的Fe16N2粉末粒徑為幾十∼幾百nm,飽和磁化強度在50K溫度下為230emu/g、在室溫下為221emu/g,高於純鐵,這是Fe16N2粉末的特點。雖然與矯頑力成比例的磁晶各向異性較低,但飽和磁化強度非常大,因此可以增大決定磁鐵磁力的最大磁能面積。據高橋介紹,Fe16N2可實現比釹·鐵·硼(Nd-Fe-B)類燒結磁鐵高30%以上的最大磁能面積——100MGOe(796kJ/m3)。

*1emu/g=4π×10-7Wb·m/kg。原來塊狀純鐵的飽和磁化強度在50K溫度下為220emu/g,在室溫下為218emu/g。

抑制Fe16N2變成Fe4N和Fe

  以氮化鐵為材料的磁鐵的實用化目標時間為2023∼2025年。目前面臨的課題有:(1)確立氮化鐵粉末的量產技術;(2)減少氮化鐵粉末的界面缺陷和尺寸上的偏差;(3)通過將部分Fe和N置換成其他元素來提高矯頑力;(4)確立對nm尺寸氮化鐵粉末進行配向及固化的技術;(5)確立200℃以下的提高Fe16N2填充率的配向和固化技術(Fe16N2一旦超過200℃就會熱分解)。

  此次,之所以能夠以g為單位生成Fe16N2粉末,是因為找到了在降溫工藝過程中,抑制Fe16N2變成Fe4N和Fe的工藝條件和原材料。製備方法方面,嘗試了以有機金屬絡合物為原材料的方法,以及純粹以無機條件製造鐵化合物的方法等,通過其中的幾種方法成功生成了粉末。

  例如,以有機金屬絡合物為原材料的方法方面,不僅工藝條件得到優化,原材料方面還控制了結晶顆粒的形狀和尺寸等(圖2)。生成粉末所需要的時間因製備方法而異,生成約2g的粉末時長則需要1天半∼2天,短則需要半天。戶田工業負責合成原材料,東北大學則負責開發採用該原材料生成高純度Fe16N2的技術。(記者:富岡 恒憲)

圖2:以有機金屬絡合物為原材料的一種製備方法

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/nano/55793-20110330.html
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發表於 2011-4-1 00:26:43 |顯示全部樓層
無講到成本:disagree:
如果好貴,一般人都會用稀土。
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發表於 2011-4-1 01:03:32 |顯示全部樓層
咁日本咪可以擺脫對中國稀土依賴:dizzy:
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發表於 2011-4-1 01:03:52 |顯示全部樓層
孤寂如雲 發表於 2011-4-1 00:26
無講到成本
如果好貴,一般人都會用稀土。

仍然是一個起步,

還需突破, 長遠來說, 材料成本很便宜, 稀土不但昂貴,  而且可以控制成戰略物資.
這非稀土的強磁鐵十分有長遠價值.
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發表於 2011-4-1 01:05:25 |顯示全部樓層
123Go 發表於 2011-4-1 01:03
仍然是一個起步,

還需突破, 長遠來說, 材料成本很便宜, 稀土不但昂貴,  而且可以控制成戰略物資.

我同意。
不過需要稀土之材料有好多,日本有無能力逐個逐個研究替代品呢:tell:
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