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(diǎn)，可應(yīng)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(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)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(yīng)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(yīng)溫度，煅燒溫度進(jìn)行了探討。通過XRD、TEM、IR、MS(Mossbauer spectrum)對樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明：選擇碳酸銨作為沉淀劑

3、效果最佳；反應(yīng)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(xì)磁場，隨煅燒的溫度的升高而增大，主要是由兩個(gè)方面引起的：表面效應(yīng)與小顆粒的集體磁激發(fā)效應(yīng)。
　　 納米氧化鐵的粒度對還原時(shí)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(shí)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(dá)99.2％，通過Mossbauer spectrum進(jìn)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(qiáng)度與羰基鐵粉相當(dāng)，并且磁場在0-250kA/m時(shí)，還原鐵粉對磁場響應(yīng)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(jìn)行包覆處理，結(jié)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(xué)性能以及表觀粘度進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明：還原鐵粉磁流變液剪切應(yīng)力在較低的磁場下就可以迅速增大，達(dá)到最大值，更有利于在實(shí)際工程中的應(yīng)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(qiáng)度磁場時(shí)，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