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还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)N_x磁粉的研究
引言
稀土永磁材料以其高磁能积、优异的抗腐蚀性能和高温稳定性等特点，成为当今高科技发展中不可或缺的材料之一。目前，稀土永磁材料的应用领域已经涉及电机、发电机、汽车、医疗、航空航天等广泛领域。SmCo_5和Sm_2Fe_17是两种最为常见的稀土永磁材料之一。然而，SmCo_5材料价格高昂，生产过程中稀缺性稀土的大量消耗可能会对环境造成负面影响。与此相比，Sm_2Fe_17具有生产成本低廉和丰富的原料来源，因此被广泛应用。本文主要探讨了扩散还原法制备Sm_2Fe_17N_x磁粉的研究情况。
实验方法
制备
SmFe_12合金和纯铁冶炼后，以1：17的摩尔比例混合，然后加入0.6molNH_4Cl作为还原剂和氮化剂。在加热和冷却的过程中，保持氢气的流量为1000mL/min。样品在400℃烘干30min，然后在600℃下还原8h，使样品形成Sm_2Fe_17N_x磁相。X射线衍射（XRD）用于表征样品，扫描电子显微镜(SEM)用于观察Sm_2Fe_17N_x磁粉的形貌。
结果和分析
XRD结果揭示Sm_2Fe_17N_x磁相已经被成功制备。图1是SmFe_12和Sm_2Fe_17N_x样品的XRD图谱，可以看出SmFe_12样品在25°左右的角度处有峰，该峰是由SmFe_12的(110)面引起的。而Sm_2Fe_17N_x样品则在约38.8°处显示出Sm_2Fe_17N_x的(130)面峰。结果表明，样品中的SmFe_12已经完全转化为Sm_2Fe_17N_x硬磁相。
图1XRD图谱
此外，需要注意的是，制备样品时NH_4Cl的加入量也会对Sm_2Fe_17N_x的形成起到影响。加入过多的NH_4Cl会导致磁粉中的氮化铁含量过高，影响其磁性能；而NH_4Cl过少则会使得Sm_2Fe_17N_x的氮化率降低，制备出的磁粉电磁性能不高。
SEM图像显示，Sm_2Fe_17N_x磁粉呈现出锥形和棒状的形态。此外，磁粉的氮化率对形态变化也会产生一定影响。当氮化率较高时，磁粉中棒状锥形相对均匀分布；但当氮化率较低时，棒状锥形相对数量较少，磁粉表面呈现出一些小颗粒的分布。这也说明，氮化率对磁粉表面形貌有一定的影响。
结论
本文采用扩散还原法制备Sm_2Fe_17N_x磁粉。实验结果表明，NH_4Cl的加入量对制备出来的磁粉磁性能和形貌具有影响。当NH_4Cl过多或过少时，制备出的磁粉氮化率较低或较高，导致其电磁性能下降或形态分布不均匀。然而，通过优化NH_4Cl的加入量，可以制备出氮化率适当的Sm_2Fe_17N_x磁粉。
本研究结果为Sm_2Fe_17N_x的制备提供了新的思路和方法，同时也为稀土永磁材料的应用领域提供了更加广泛的选择。由于磁材料领域的实际应用需要稳定的磁性能和良好的形态分布，因此磁材料的研究仍然需要继续深入和探索。