自蔓延冶金法制備NdB6粉末的基礎(chǔ)研究.pdf

1、NdB6作為新近開發(fā)的一種稀土六硼化物，近年來越發(fā)受到國內(nèi)外的關(guān)注。傳統(tǒng)的熔鹽電解法、硼熱還原法、碳化硼法等制備NdB6存在著能耗高，工藝復(fù)雜以及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。針對傳統(tǒng)制備方法的缺點(diǎn)，提出了以B2O3、 Nd2O3和Mg為原料采用自蔓延冶金法制備NdB6亞微米超細(xì)粉的新工藝，并申報(bào)了發(fā)明專利。本論文將對該工藝中自蔓延合成以及冶金處理關(guān)鍵步驟中所涉及的基礎(chǔ)問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　首先，估算了NdB6的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明

2、:標(biāo)準(zhǔn)生成熱為-357.48 kJ/mol，熱容Cp為Cp(T)=124.008+64.017×10-3T-37.656×105T-2，標(biāo)準(zhǔn)熵值為86.6J/K·mol。計(jì)算了Nd2O3-B2O3-Mg反應(yīng)體系的絕熱溫度，并計(jì)算了相關(guān)反應(yīng)的的吉布斯自由能變。結(jié)果表明:反應(yīng)體系理論絕熱溫度大于2726K，遠(yuǎn)高于1800K的自蔓延判據(jù)，反應(yīng)能自我維持發(fā)生。標(biāo)態(tài)下生成NdB6的吉布斯自由能變最負(fù)，說明生成物NdB6相最穩(wěn)定。
　　其次，

3、采用DSC技術(shù)對Mg-B2O3、Mg-Nd2O3和Mg-B2O3-Nd2O3反應(yīng)體系做了相應(yīng)分析，并探討了反應(yīng)機(jī)理。Mg和B2O3的反應(yīng)在750℃附近開始，是液—液反應(yīng);Mg和Nd2O3的反應(yīng);Mg-B2O3-Nd2O3三相反應(yīng)在550℃附近開始，屬于固—固反應(yīng)機(jī)制。三個反應(yīng)體系的表觀活化能分別為:14.88 kJ·mol-1、0.70 kJ·mol-1、691.59kJ·mol-l，反應(yīng)級數(shù)分別為0.8、0.33、3.3。
　　

4、其次，考察了反應(yīng)物配比、制樣壓力等工藝條件對自蔓延反應(yīng)過程和產(chǎn)物性能的影響。結(jié)果表明:燃燒產(chǎn)物主要有NdB6、 MgO以及小量的Mg3B2O6和Nd2B2O6組成。浸出產(chǎn)物為純凈的NdB6相，其純度大于98.0％。NdB6顆粒形狀非常均勻，分散的單顆粒NdB6呈立方體。隨著制樣壓力的增加，顆粒尺寸逐漸變小。
　　最后，考察了NdB6的抗氧化性能，結(jié)果表明:NdB6具有很強(qiáng)的抗氧化性，其氧化過程是分步氧化的，反應(yīng)的表觀活化能分別為9