利用氧化鐵皮制備鐵磁流變液及其性能研究.pdf

1、磁流變液(Magnetorheogical Fluid)是由軟磁顆粒，載液以及添加劑組成的穩(wěn)定的懸浮液，其具有流體特性和智能可控的特點，可應用于減震器、離合器、腫瘤治療、磁流變拋光等方面，對磁流變體的研究已成為材料科學領域的熱點課題。目前磁流變液中的軟磁粒子主要以羰基鐵粉為主，但由于羰基鐵粉制備成本比較高，限制了磁流變液在工業(yè)上廣泛應用。氧化鐵皮是鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物，雖然目前已經(jīng)有多種回收再利用方法，但都不完善，急需找到一種更有

2、效的方法來提高其附加值。本文以氧化鐵皮為原料，用硫酸溶解并經(jīng)過提純凈化得到純凈的硫酸亞鐵(FeSO4)溶液，采用沉淀法制備α-Fe2O3納米粉末。然后用氫氣將其還原得到微米級還原鐵粉，將所得鐵粉與適量硅油混合制備還原鐵粉磁流變液并研究其性能。
　　 制備納米氧化鐵過程中對沉淀劑的選擇、反應溫度，煅燒溫度進行了探討。通過XRD、TEM、IR、MS(Mossbauer spectrum)對樣品進行表征。結果表明：選擇碳酸銨作為沉淀劑

3、效果最佳；反應溫度控制在50℃，在500℃煅燒2h，氧化鐵紅的含量98.77％，顆粒呈球形和橢球形兩種形態(tài)，粒度在30-50nm；所得到的納米氧化鐵的平均超精細磁場，隨煅燒的溫度的升高而增大，主要是由兩個方面引起的：表面效應與小顆粒的集體磁激發(fā)效應。
　　 納米氧化鐵的粒度對還原時間及還原后所得鐵粉顆粒形貌有很大影響。納米氧化鐵顆粒由小到大，通過SEM觀察鐵粉形貌變化趨勢是：由桿狀到球狀，并且所需還原時間增加。500℃煅燒得到的

4、納米氧化鐵，經(jīng)650℃還原3h，得到的還原鐵粉鐵元素的含量可達99.2％，通過Mossbauer spectrum進一步分析，其中純鐵為93.1％，F(xiàn)e-N固溶體含量為6.9％。還原鐵粉的顏色為灰白色，密度為0.66g/cm3。經(jīng)測量還原鐵粉的飽和磁化強度與羰基鐵粉相當，并且磁場在0-250kA/m時，還原鐵粉對磁場響應要好于羰基鐵粉；
　　 根據(jù)載液選擇要求，選擇硅油作為載液。根據(jù)與載液的相溶性，選擇NQ-71為表面活性劑，并

5、用其對還原鐵粉進行包覆處理，結果顯示：包覆后的還原鐵粉更容易在載液中分散。通過MCR301型流變儀對磁流變液力學性能以及表觀粘度進行測試。測試結果表明：還原鐵粉磁流變液剪切應力在較低的磁場下就可以迅速增大，達到最大值，更有利于在實際工程中的應用；磁流變液性能穩(wěn)定受溫度和剪切速率影響不大，其沉降穩(wěn)定性優(yōu)于羰基鐵粉磁流變液；無外磁場和施加中等強度磁場時，磁流變液的表觀粘度隨著剪切速率的增大都出現(xiàn)明顯剪切稀化現(xiàn)象，經(jīng)擬合符合Bingham流體