自蔓延冶金法制備NdB6粉末的基礎研究.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)受到國內外的關注。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，工藝復雜以及產品質量不穩(wěn)定等缺點。針對傳統(tǒng)制備方法的缺點，提出了以B2O3、 Nd2O3和Mg為原料采用自蔓延冶金法制備NdB6亞微米超細粉的新工藝，并申報了發(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鍵步驟中所涉及的基礎問題進行系統(tǒng)研究。
　　首先，估算了NdB6的相關熱力學參數(shù)，結果表明

2、:標準生成熱為-357.48 kJ/mol，熱容Cp為Cp(T)=124.008+64.017×10-3T-37.656×105T-2，標準熵值為86.6J/K·mol。計算了Nd2O3-B2O3-Mg反應體系的絕熱溫度，并計算了相關反應的的吉布斯自由能變。結果表明:反應體系理論絕熱溫度大于2726K，遠高于1800K的自蔓延判據(jù)，反應能自我維持發(fā)生。標態(tài)下生成NdB6的吉布斯自由能變最負，說明生成物NdB6相最穩(wěn)定。
　　其次，

3、采用DSC技術對Mg-B2O3、Mg-Nd2O3和Mg-B2O3-Nd2O3反應體系做了相應分析，并探討了反應機理。Mg和B2O3的反應在750℃附近開始，是液—液反應;Mg和Nd2O3的反應;Mg-B2O3-Nd2O3三相反應在550℃附近開始，屬于固—固反應機制。三個反應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，反應級數(shù)分別為0.8、0.33、3.3。
　　

4、其次，考察了反應物配比、制樣壓力等工藝條件對自蔓延反應過程和產物性能的影響。結果表明:燃燒產物主要有NdB6、 MgO以及小量的Mg3B2O6和Nd2B2O6組成。浸出產物為純凈的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，結果表明:NdB6具有很強的抗氧化性，其氧化過程是分步氧化的，反應的表觀活化能分別為9