D0I:10.13374/i.i8sm1001-t53.2010.08.013 第32卷第9期 北京科技大学学报 Vol 32 No 9 2010年9月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng Sp2010 脉冲放电制备链枝状非晶态N一P合金粉体的晶化 行为 赵海军俞宏英曹瑜琦孟惠民孙冬柏 北京科技大学腐蚀与防护中心，北京100083 摘要在镍盐溶液中利用脉冲放电技术制备出NP合金粉体，并用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍 射(XRD)及差热分析(DTA)等手段研究非晶粉体的晶化行为和组织结构特征·结果表明：NP合金粉体形貌为链枝状，径向 可达500m左右，长度可达数微米.制备的合金粉体为非晶态结构，在280℃以下热处理时没有改变非晶态结构：在300℃开 始晶化，析出亚稳相N;P和Ni2P;在320℃开始析出稳定相N和NP温度升高到40O℃时，亚稳相消失.采用K issinger公 式计算出该合金粉体的晶化激活能为291.76kJmo. 关键词非晶合金：镍磷合金；粉体；晶化：微观结构：脉冲放电 分类号TG146.1TG113.12 C rystallization behavior of am orphous NiP chain dendritic alloy particles pre- pared by pulse discharge ZHAO Hai-jin YU Hongying CAO Yu-qi MENG Huim in SUN Dong bai Cormsion and Protection Center University of Seience and Technolgy Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT NiP alloy particles were synthesized by means of pulse discharge in nickel salt solution The m icmostnucture character ization and crystallization behavior of the particles were nvestigated using fiel em ission scanning electron m icroscopy (FESEM ) transn ission electron m icroscopy (TEM )X-ray diffraction analysis (XRD)and differential themal analysis (DTA).The results show that the particles exhbit the momphology of a dendrite-like and chan-like cambination with the diameter of up to about 500 nm and the length of severalm icrons Their structure is anomphous and maintains at tempemtures lower than 280C,but begns to crysta lize nto metastable phases NiP and NiP at 300C.Niand NiP stable phases appear at 320C.and the metastable phases disap- pear above 400C.The crystallization activation energy is 291.76 kmol detem ined by the K issinger equation KEY WORDS amorphous alloys nickel phosphons alloys particles crystallization m icrostmucture pukse discharge 非晶态N厂P合金材料具有优良的磁学性能、 为可以确定非晶材料的合理使用条件，另外，通过 化学催化性能、耐腐蚀性能和力学性能，在电子仪器 控制非晶材料的晶化过程，能够获得纳米晶或纳米 设备、石油化工、电化学和防腐化学等领域有广泛的 晶俳晶材料 应用1-).非晶态合金为长程无序而短程有序，在热 国内外己经对N厂P合金从非晶态向晶态的转 力学上属于亚稳态结构，在一定条件下容易发生晶 化做了大量研究工作，晶化后的最终产物为N和 化，从而形成晶态结构，其性能也会随之改变.N一P NP但是，对于非晶态转变为晶态的过程和机理 非晶态合金在催化加氢反应中有很高的初始活性和 仍然存在不同观点，N广P非晶合金直接晶化为稳 选择性，但是会发生催化性能衰退，这是由于反应过 定相N和N。P或者首先形成亚稳相，然后再转变 程中的放热使催化剂发生晶化所致).研究晶化行 为稳定相，相关文献中的亚稳相有NiP和Ni2P 收稿日期：2009-11-02 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50374010) 作者简介：赵海军(l975)男，博士后；俞宏英(196-)女，副教授，Email hyy@mater ust ed:m第 32卷 第 9期 2010年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．9 Ｓｅｐ．2010 脉冲放电制备链枝状非晶态 Ｎｉ--Ｐ合金粉体的晶化 行为 赵海军 俞宏英 曹瑜琦 孟惠民 孙冬柏 北京科技大学腐蚀与防护中心‚北京 100083 摘 要 在镍盐溶液中利用脉冲放电技术制备出 Ｎｉ--Ｐ合金粉体‚并用场发射扫描电镜 （ＦＥＳＥＭ）、透射电镜 （ＴＥＭ）、Ｘ射线衍 射 （ＸＲＤ）及差热分析 （ＤＴＡ）等手段研究非晶粉体的晶化行为和组织结构特征．结果表明：Ｎｉ--Ｐ合金粉体形貌为链枝状‚径向 可达 500ｎｍ左右‚长度可达数微米．制备的合金粉体为非晶态结构‚在 280℃以下热处理时没有改变非晶态结构：在 300℃开 始晶化‚析出亚稳相 Ｎｉ5Ｐ2和 Ｎｉ12Ｐ5；在 320℃开始析出稳定相 Ｎｉ和 Ｎｉ3Ｐ；温度升高到 400℃时‚亚稳相消失．采用 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ公 式计算出该合金粉体的晶化激活能为 291∙76ｋＪ·ｍｏｌ －1． 关键词 非晶合金；镍磷合金；粉体；晶化；微观结构；脉冲放电 分类号 ＴＧ146∙1；ＴＧ113∙12 ＣｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓＮｉ-Ｐｃｈａｉｎｄｅｎｄｒｉｔｉｃａｌｌｏｙｐａｒｔｉｃｌｅｓｐｒｅ- ｐａｒｅｄｂｙｐｕｌｓｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ ＺＨＡＯＨａｉ-ｊｕｎ‚ＹＵＨｏｎｇ-ｙｉｎｇ‚ＣＡＯＹｕ-ｑｉ‚ＭＥＮＧＨｕｉ-ｍｉｎ‚ＳＵＮＤｏｎｇ-ｂａｉ ＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｎｉ-Ｐａｌｌｏｙｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｐｕｌｓｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｎｉｃｋｅｌｓａｌｔｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒ- ｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｕｓｉｎｇｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ （ＦＥＳＥＭ）‚ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ）‚Ｘ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ（ＸＲＤ） ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＴＡ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｅｘｈｉｂｉｔｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｄｅｎｄｒｉｔｅ-ｌｉｋｅａｎｄｃｈａｉｎ-ｌｉｋｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ‚ｗｉｔｈｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｕｐｔｏａｂｏｕｔ500ｎｍ ａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｓｅｖｅｒａｌｍｉｃｒｏｎｓ．Ｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｍｏｒｐｈｏｕｓａｎｄｍａｉｎｔａｉｎｓａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ280℃‚ｂｕｔｂｅｇｉｎｓｔｏｃｒｙｓｔａｌ- ｌｉｚｅｉｎｔｏｍｅｔａｓｔａｂｌｅｐｈａｓｅｓＮｉ5Ｐ2ａｎｄＮｉ12Ｐ5ａｔ300℃．ＮｉａｎｄＮｉ3Ｐｓｔａｂｌｅｐｈａｓｅｓａｐｐｅａｒａｔ320℃‚ａｎｄｔｈｅｍｅｔａｓｔａｂｌｅｐｈａｓｅｓｄｉｓａｐ- ｐｅａｒａｂｏｖｅ400℃．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｉｓ291∙76ｋＪ·ｍｏｌ －1ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅＫｉｓｓｉｎｇｅｒｅｑｕａｔｉｏｎ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙｓ；ｎｉｃｋｅｌ-ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｌｌｏｙｓ；ｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｕｌｓｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ 收稿日期：2009--11--02 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50374010） 作者简介：赵海军 （1975－ ）‚男‚博士后；俞宏英 （1961－ ）‚女‚副教授‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｙｙｕ＠ｍａｔｅｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 非晶态 Ｎｉ--Ｐ合金材料具有优良的磁学性能、 化学催化性能、耐腐蚀性能和力学性能‚在电子仪器 设备、石油化工、电化学和防腐化学等领域有广泛的 应用 ［1--2］．非晶态合金为长程无序而短程有序‚在热 力学上属于亚稳态结构‚在一定条件下容易发生晶 化‚从而形成晶态结构‚其性能也会随之改变．Ｎｉ--Ｐ 非晶态合金在催化加氢反应中有很高的初始活性和 选择性‚但是会发生催化性能衰退‚这是由于反应过 程中的放热使催化剂发生晶化所致 ［3］．研究晶化行 为可以确定非晶材料的合理使用条件．另外‚通过 控制非晶材料的晶化过程‚能够获得纳米晶或纳米 晶／非晶材料． 国内外已经对 Ｎｉ--Ｐ合金从非晶态向晶态的转 化做了大量研究工作‚晶化后的最终产物为 Ｎｉ和 Ｎｉ3Ｐ．但是‚对于非晶态转变为晶态的过程和机理 仍然存在不同观点．Ｎｉ--Ｐ非晶合金直接晶化为稳 定相 Ｎｉ和 Ｎｉ3Ｐ‚或者首先形成亚稳相‚然后再转变 为稳定相．相关文献中的亚稳相有 Ｎｉ5Ｐ2和 Ｎｉ12Ｐ5 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．09．013