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磁流变体(MRF)作为一种新型智能材料,越来越受到世界各国的重视。磁流变体是将微米级的磁颗粒经特殊的表面包覆处理后分散于非磁性的载液中形成的悬浮液。在零磁场下,磁流变体表现为流动性能良好的流体,其表观粘度很小:而在强磁场作用下,磁流变体可在短暂时间内发生急剧的流变变化,流体粘度和剪切应力增高两个数量级以上,且这种变化是可控和可逆的。本文通过将转炉烟尘提纯、还原、氮化制备出了γ’-Fe<,4>N氮化铁磁性粉末,进一步合成出了氮化铁磁流变体。本文重点研究了氮化铁磁粉微结构和氮化铁磁流变体制备工艺,并对磁流变体的稳定性和流变性能进行分析。
本研究对转炉烟尘进行提纯制备出了含量大于98.5%的α-Fe<,2>O<,3>铁红,再对铁红进行还原氮化,制备出了γ’-Fe<,4>N磁粉,并对降温过程中的降温措施进行了探讨。由于原子尺寸的和氮化工艺的影响,使γ’-Fe<,4>N的两套穆斯堡尔亚谱分裂为3套或4套不等的亚谱,面心的铁原子FeⅡ的面积与顶角Fe Ⅰ的面积比例偏离3:1。同时因为样品中含有ε-Fe<,2-3>N和Ca、Si、Zn等杂质,使样品的饱和磁化强度有所降低。
在磁流变体制备过程中,选择油酸和二甲基硅油为表面活化剂和载液。对表面活化剂的使用量进行了模拟计算,并根据实际包覆情况确定了表面活化剂的使量。同时对影响磁流变体的沉降稳定性因素进行了探讨,实验结果表明,包覆后的磁流变体具有较好的软沉降稳定性。
氮化铁磁流变体在零场下具有良好的流动性,粘度为流体本身的函数,并出现了剪切稀化现象;在变化的磁场作用下,磁流变体的剪切应力随着磁场的增强和磁粉的体积分数的增加而增加,样品的剪切应力最高达26KPa(0.4T),表明氮化铁磁流变体具有较好的流变效应。