压力、温度和晶粒尺寸对Fe-N合金的合成及结构的影响

高等学校化学学报 ›› 2002, Vol. 23 ›› Issue (1): 6.

压力、温度和晶粒尺寸对Fe-N合金的合成及结构的影响

刘力¹, 姚斌^1,2, 赵旭东¹, 郭星原¹, 宁凡龙¹, 苏文辉^1,3

1. 吉林大学物理系, 长春 130023;
2. 新加坡国立大学理学院材料科学系, 新加坡 119260;
3. 中国科学院国际材料物理中心, 沈阳 110015

收稿日期:2001-02-19 出版日期:2002-01-24 发布日期:2002-01-24
通讯作者: 刘力(1962年出生),女,博士研究生,副教授,从事纳米复合材料的制备和性能研究.现在北华大学师范理学院工作.
基金资助:
教育部优秀年轻教师基金资助

Effects of Pressure, Temperature and Grain Size on Synthesis and Structures of Fe-N Alloys

LIU Li¹, YAO Bi^1,2, ZHAO Xu-Dong¹, GUO Xing-Yuan¹, NING Fan-Long¹, SU Wen-Hui^1,3

1. Departmentof Physics, Jilin University, Changchun 130023, China;
2. Departmentof Material Science, Facultyof Science, National Universityof Singapore, 119260, Singapore;
3. International Centerf or Material Physics, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015, China

Received:2001-02-19 Online:2002-01-24 Published:2002-01-24

摘要/Abstract

摘要： 在1×10^-3Pa～4GPa的压力和580～930K温度范围内,利用高压技术并结合机械球磨,研究了压力、温度和晶粒尺寸对α-Fe与非晶BN的固态反应的影响.发现高压和晶粒细化可以极大地促进α-Fe和非晶BN的固态反应过程,α-Fe与非晶BN发生固态反应的临界晶粒尺寸约8nm.压力和温度对反应产物及其晶体结构有明显影响.2GPa和800K时,反应产物为具有正交结构的Fe-N新相;在3～4GPa和690～800K时,可形成单一ε-Fe_xN合金相;而在4GPa和930K以上,反应产物由Fe-N合金相转变为Fe₃B相.

关键词: 固态反应, 晶体结构, 静高压, Fe-N合金

Abstract: Effects of pressure, temperature and grain size on the solid state reaction between α-Fe and amorphous BN and crystal structures of the resultant of the reaction were studied by using mechanical milling and high pressure techniques at the temperatures ranging from 580 to 930 Kunder pressures between 1×10^-3 Pa and 4 GPa. It was found that the pressures and refinement of grain size can greatly accelerate the solid state reaction process. There is a critical grain size for α-Fe, below which the reaction begins to occur. In the present experiment, this grain size was measured to be about 8 nm. The crystal structures of the resultants change with the variation of pressure and temperature. A new Fe-N alloy with orthorhombic structure was produced firstly at 2 GPa and 800 K. Single phase ε-Fe_xN alloy can be obtained in the temperature range of 690 to 800 Kat the pressures of 3 to 4 GPa. However, the resultant is not any Fe-N alloy but Fe₃Balloy when the pressure is 4 GPa and the temperature is above 930 K.

Key words: Solid-state reaction, Crystal structure, High pressure, Fe-N alloy

中图分类号:

O521.2

TrendMD:

刘力, 姚斌, 赵旭东, 郭星原, 宁凡龙, 苏文辉. 压力、温度和晶粒尺寸对Fe-N合金的合成及结构的影响. 高等学校化学学报, 2002, 23(1): 6.

LIU Li, YAO Bi, ZHAO Xu-Dong, GUO Xing-Yuan, NING Fan-Long, SU Wen-Hui. Effects of Pressure, Temperature and Grain Size on Synthesis and Structures of Fe-N Alloys. Chem. J. Chinese Universities, 2002, 23(1): 6.

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