Fe-Pt系多元非晶合金制备磁性纳米多孔材料和脱合金化机理研究

基于我们在Fe-Pt系多元非晶合金的制备、晶化组织和磁性的研究以及利用非晶合金脱合金化制备纳米多孔金属的工作基础，申请者提出以低Pt含量的Fe-Pt非晶条带作为原始材料,利用脱合金化研制磁性纳米多孔合金的设想。系统研究Fe-Pt系多元非晶在脱合金化过程中的成分、相结构、相组成和形貌变化规律。探讨Fe-Pt系非晶合金的成分以及添加合金元素对纳米多孔合金的形成倾向、成分和相组成的影响规律,建立纳米多孔的形成、孔径及分布与非晶合金成分及脱合金化工艺参数的关联性。优化非晶合金成分和脱合金化工艺，研制纳米多孔合金。澄清非晶合金的脱合金化机制，揭示纳米多孔的形成机理。结合磁性表征，研究非晶合金的磁性在脱合金化过程中的变化规律,揭示纳米多孔合金的矫顽力与其成分、相结构、相组成以及孔径的相关性。结合热处理调整纳米多孔合金的相结构和相组成，获得高永磁性能。

纳米多孔金属显示出常规金属及其多孔材料所不具备的许多新奇功能特性，近年有关其新材料的制备、形成机理、性能以及应用的研究正广泛地展开。目前对磁性纳米多孔金属的研究很少，涉及到其永磁性能的研究尚未见报道。在本项研究中，我们在Fe-Pt系多元非晶合金的制备、晶化组织及永磁性研究的工作基础上，以低Pt含量的Fe-Pt-B系非晶条带作为原始材料，利用脱合金化法研制永磁性纳米多孔金属，并澄清纳米多孔形成和永磁性产生的机理。.本项研究获得以下结果：.1. 研究了化学成分及添加合金元素对Fe-Pt-B系合金液态急冷状态及其热处理后的组织结构及磁性能影响规律，澄清了合金成分、组织结构及其磁性能间的相关性，为制备永磁性Fe-Pt系纳米多孔合金打下基础。.2. 以强永磁Fe-Pt规则相（L10-FePt）和软磁Fe2B相组成的纳米复相Fe-Pt-B合金为原始材料，用化学及电化学腐蚀脱合金化的方法均获得了孔径为15-20 nm的L10-FePt相纳米多孔组织。这种纳米多孔合金而显示出极高永磁特性，其矫顽力达到18.52 kOe。澄清其高矫顽力产生的机理。.3. 研究发现，L10-FePt和Fe2B相组成纳米复相合金中活性较高的Fe2B相被选择性地腐蚀溶解，残余L10-FePt相形成了联通的纳米多孔组织。澄清其纳米多孔合金的形成机制。.4. 以非晶和fcc-FePt相组成的纳米复相Fe-Pt-B合金为原始材料，制备出了fcc-FePt相的纳米多孔合金。这种多孔合金经适当的热处理，可发生由fcc-FePt向L10-FePt的转变的相转变，得到含有L10-FePt相的纳米多孔组织，显示出高永磁特性，其矫顽力达到8.42 kOe。.5. 以Fe-Pt-B及Fe-Pt-Si系非晶合金为原始材料，制备出了磁性富含Pt的fcc-FePt相纳米多孔合金。这种纳米多孔合金在甲醇氧化反应中显示出良好的电催化性能。.强永磁性和优异催化性能的新型Fe-Pt纳米多孔合金的制备和形成机理的解明不仅对发展纳米多孔材料具有重要意义，作为新的磁性材料和催化材料也具有实际应用价值。