Mo-Cu混合粉末机械合金化及固溶度热力学研究

采用机械合金化方法对不同组分的Mo、Cu混合粉末进行加工,球磨时间达到50h。通过扫描电镜及X射线衍射等对复合粉末的形貌、X射线衍射特征进行了分析,并对Cu在Mo中的固溶度进行了研究。结果表明:采用高能球磨机械合金化方法可以制备出平均晶粒尺寸在50 nm左右的Mo-Cu复合粉末,且粉末均匀化程度很高;从热力学平衡角度出发,通过细化晶粒来提高Cu在Mo中的固溶度极限可以用数学模型来表达。     

高能球磨制备Al2O3/Cu复合材料

采用高能球磨法制备Al2O3/Cu复合粉末,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究高能球磨时间对复合粉末的物相、晶粒尺寸和表面形貌的影响。结果表明,随球磨时间的增加,基体Cu的晶粒不断被细化,在球磨初期,晶粒尺寸减小很快,当晶粒尺寸小于20 nm时,细化速率变缓而趋于稳定;Cu颗粒形貌由树枝状变为层状,并向椭球体转变;纳米Al2O3颗粒逐渐嵌入Cu颗粒体内,且分散均匀,从而获得纳米Al2O3颗粒弥散分布的Cu基复合粉末。并探讨了高能球磨对放电等离子体烧结Al2O3/Cu复合材料导电性能和力学性能的影响,研究认为高能球磨可以促进基体的晶界强化和弥散强化,而晶界的增加并不会导致电阻率的显著增大,影响电阻率的主要因素为Al2O3的体积分数、孔隙和杂质的固溶。     

机械合金化诱导难互溶系Cu-Cr合金固溶度扩展的研究

采用机械合金化工艺制备Cu-4%Cr和Cu-7%Cr(原子分数)二元合金粉末,利用XRD,SEM和TEM研究机械合金化过程中粉末的微观形貌和显微组织结构,测量了不同球磨时间粉末的氧含量以及显微硬度.结果表明:在一定的球磨时间内,Cu-Cr合金粉末随着高能球磨的进行,晶粒逐渐细化至纳米尺寸,晶格畸变增加,但进一步球磨会导致铜的晶格常数有所增加,畸变降低.实验证明,在固态下几乎不互溶的Cu-Cr合金,经球磨40 h的机械合金化,Cr在Cu中的固溶度明显提高.     

高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

高能球磨制备铁铝固溶体及其热力学分析

利用新型搅拌式高能球磨机对Fe-Al二元粉末进行了高能球磨,并利用XRD、SEM对Fe-Al二元粉末在球磨反应过程中的物相和形貌变化进行了分析,研究表明:高能球磨促使Al向Fe中逐渐扩散固溶,最终形成了Fe(A1)固溶体,球磨最终产物形貌呈复合片状.热力学计算结果表明:Fe-Al二元系具有形成金属间化合物、固溶体及非晶的热力学驱动力;当Fe-Al二元系因晶粒细化、晶格畸变而储存的能量超过金属间化合物与固溶体形成自用能之差时,反应生成Fe(A1)固溶体.     

机械合金化法制备W-Cu合金粉末的研究

将W80Cu20(n(W):n(Cu)=4:1)混合粉末在QM-BP式行星式高能球磨机中球磨进行机械合金化,研究了不同球磨时间对W-Cu混合粉末组织的影响.采用XRD和SEM对不同球磨时间的粉末进行分析,结果显示随着球磨时间的增加,混合粉末产生合金化效果不断增强,Cu固溶于W中,并且晶粒尺寸得到一定的细化.     

超细晶WC-10Co硬质合金制备的主要影响因素

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及力学性能测试分析,研究了不同粒度的WC和Co原始粉末经不同时间球磨后的微观形貌;并对球磨后的复合粉末添加不同配比的晶粒抑制剂,进行真空热压烧结制备了超细晶硬质合金,考察了不同配比的晶粒抑制剂对超细晶硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明,使用原始细颗粒粉末,经较短时间的球磨处理就可以达到较好的细化效果;复合添加VC＋Cr3C2或VC＋TaC晶粒抑制剂对硬质合金晶粒的细化效果明显好于单一添加VC的细化效果;添加Cr3C2后WC晶粒呈近圆形,且硬质合金抗弯强度有明显提高;添加TaC后的WC晶粒呈三角形或四边形,促进了硬质合金的硬度提高。     

高能球磨合成纳米WC-Co复合粉末的特性

采用变转速多次循环高能球磨工艺在32min制备出了平均晶粒尺寸约为25nm的纳米WC-10CO-0．8VC-0．2Cr3C2(重量分数)复合粉末，并用化学元素分析、XRD，TEM，DTA对纳米WC—Co复合粉末的特性进行了表征和分析。结果表明，变转速多次循环高能球磨工艺制备的纳米WC—CO复合粉末，化学成分合格，杂质含量低，球磨效率高；球磨过程是一个晶粒逐渐细化的过程，同时也是一个晶格畸变逐渐增加、粉末体系能量逐渐增大的过程；球磨得到的WC-Co纳米复合粉末颗粒形貌基本为球形，粒径分布较宽，颗粒中存在着一些团聚体，平均颗粒尺寸约为50nm；纳米WC-10Co-0．8VC-0．2Cr3C2(wt％)复合粉末的共晶点约为1280℃。纳米复合粉末中W，Co，V，Cr元素分布均匀弥散。     

球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

球磨时间对W-30Cu复合粉末中W晶粒度及烧结致密化行为的影响

研究了高能球磨时间对W-30Cu复合粉末晶粒度及烧结行为的影响.结果表明,当球磨时间从16h提高到33h时,复合粉的晶粒度由25nm减小到10nm,并发生机械合金化现象;在温度为1275℃烧结60min,经18h高能球磨的复合粉末烧结就可以达到全致密.研究还发现,高能球磨W-30Cu复合粉末具有较好的热稳定性,经950℃退火处理,晶粒尺寸没有发生异常长大现象;经烧结材料的硬度明显高于普通的W-30Cu复合材料.经1 275℃烧结30 min后合金其晶粒尺寸在300～550 nm.     

碳化硅纳米线增强钛基复合材料的制备与性能研究

采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合,通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能.结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw后,基体晶粒尺寸显著减小,当SiCnw添加量为0.1％(质量分数)...     

机械合金化纳米晶Cu-5% Cr粉末的热静液挤压研究

采用机械合金化制备了纳米晶Cu-5%(质量分数,下同)Cr粉末,然后对其进行了热压制坯和热静液挤压致密化研究。结果表明,经10h高能球磨,Cu-5%Cr粉末中Cu的晶粒尺寸细化到约50nm,成为纳米晶粉末。采用热压制坯和热静液挤压工艺可以使纳米晶Cu-5%Cr粉末接近完全致密化。球磨10h的Cu-5%Cr合金粉末经400℃热压制坯和600℃、挤压比为4的热静液挤压后相对密度达到99.3%。热静液挤压致密化后的Cu-5%Cr合金的晶粒有所长大,Cu基体的平均晶粒尺寸达到了500nm左右,变成了亚微米晶材料。该亚微米晶Cu-5%Cr合金具有较好的性能。     

高能球磨时间对W-Cu纳米晶复合粉体组织和性能的影响

采用机械合金化法制备W-20％Cu(质量分数)纳米晶复合粉体.通过XRD,SEM等方法对球磨后的复合粉体进行表征,研究球磨时间对复合粉体的物相成分、晶粒尺寸、微观应变以及表面形貌的影响,并探讨机械合金化过程中过饱和固溶体的形成机制.结果表明:随着球磨时间的延长,W的晶粒尺寸及晶格常数不断减小,微观应变逐渐增大；球磨40...     

机械合金化制备Zr_(50)Al_(15)Ni_(10)Cu_(25)非晶合金粉末的非晶化机制

用Zr,Al,Ni和Cu的元素粉末,采用机械合金化的方法在转速为400 r/min、球料质量比20:1的条件下制备具有非晶结构的Zr50Al15 Ni10Cu25粉末,研究其非晶化机制。用X射线衍和扫描电镜分析粉末的结构、晶粒尺寸和形貌。结果表明:在球磨8 h后可使Zr50Al15 Ni10Cu25混合粉末非晶化,晶粒尺寸约80 nm;球磨过程中并没有出现任何过饱和固溶体或者中间合金相,非晶化过程是由于球磨过程中球磨罐和磨球对粉末的不断冲击、剪切、摩擦和挤压,使混合粉末中的晶粒极度细化而直接转变为非晶态颗粒,得到非晶粉末。     

过共析Ti-Cr合金的机械合金化

以钛、铬元素粉为原料研究了Ti-20％Cr(质量分数)和Ti-30％Cr 2种合金的MA规律。研究结果表明,在球磨初期的2 h内会发生钛的(011)主衍射峰强度迅速降低,(010)第二衍射峰强度提高并成为了最强峰,以及铬的衍射峰强度提高的现象。随着球磨时间的增加,钛和铬的X射线衍射峰都发生宽化、强度下降和衍射角左移减小。当球磨时间为30～40 h时,钛逐步非晶化。但是,在本试验条件下铬没有发生非晶化。MA的前10 h是粉末晶拉细化、晶格应变和合金化进行得最迅速的时期,经过该阶段球磨后铬的晶粒度可达20 nm;进一步球磨有利于获得过饱和固溶的合金粉末。2种合金在超过100 h的MA过程中均未发现在固相合成Laves相TiCr_2。根据试验结果制备纳米晶或者非晶过饱和固溶Ti-Cr合金粉末的合理球磨时间为30～40 h。     

La,Ce复合稀土对CNTs/Cu复合材料显微组织及性能的影响

利用卧式搅拌高能球磨结合真空热压烧结制备CNTs/Cu复合粉体及材料,采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电子探针(EPMA),拉伸试验和电导率测试研究复合稀土La-Ce含量对CNTs/Cu复合粉体及材料显微组织及性能的影响。结果表明:添加0.10%(质量分数)La-Ce有利于球磨中Cu晶粒的细化和CNTs在Cu基体中的弥散分布,细化CNTs/Cu复合材料烧结组织;在烧结过程中稀土在铜晶粒边界析出,析出物并没有形成新的化合物,而是La, Ce单质,呈粗棒状错落排布,在烧结颗粒边界填充部分烧结孔隙,从而提高复合材料的致密度和抗拉强度到97.61%和246.24 MPa。未加入La-Ce时, CNTs在铜基体中出现大量局部团聚,添加La-Ce稀土能够促进球磨过程CNTs的均匀分布,减少烧结过程由于CNTs团聚而与Cu基体形成的大量孔隙。添加量提高到0.20%时, La, Ce在烧结过程中与杂质吸附而成硬质相,并在烧结颗粒界面大量析出,复合材料电导率和抗拉强度比添加0.10%La-Ce时分别降低18.3%和13.1%。     

球磨工艺对Co-Cr-W合金粉末性能的影响

采用球磨法制备Co-Cr-W合金粉末,研究球磨时间(0,5,10,15,20,25 h)对该合金粉末性能的影响。利用XRD和SEM等方法对不同球磨时间合金粉末的晶粒尺寸、微观应变和微观形貌进行分析,并测定烧结后合金的密度、硬度和抗弯强度变化。结果表明:在球磨转速为300 r/min,球料质量比为10:1的条件下,在球磨初期粉末颗粒明显细化,粉末出现片状形貌;随球磨时间继续增加,粉末粒度先增大后减小,晶粒尺寸不断减小,并在球磨20 h后这种变化趋于平稳。随球磨时间延长,微观应变和合金硬度也明显提高。     

热机械合金化法制备纳米晶W-Cu复合粉末

采用热机械合金化制备纳米晶W-Cu复合粉末。通过XRD、SEM、激光粒度测试等方法对球磨后的粉末进行表征。结果表明:随球磨时间延长,W的晶粒尺寸不断减小,球磨30 h后W的平均晶粒尺寸为41 nm左右;球磨初期,粉末迅速细化;随球磨时间延长,粉末粒度有所增加;进一步增加球磨时间,粉末粒度减小。球磨粉末还原后有较高的烧结活性,1 200℃烧结后相对密度可达97%以上。烧结材料的组织非常均匀,且晶粒细小。     

超细WC/纳米Al_2O_3弥散强化铜基复合材料粉末制备及其压制特性

试验研究了超细WC-纳米Al_2O_3弥散强化Cu基复合材料粉末的机械球磨制备工艺。采用XRD、SEM、EDS等表征手段,研究了机械球磨过程WC/Al_2O_3/Cu粉末形貌、强化相WC与Al_2O_3分布形态、Cu基体晶粒尺寸的变化规律。通过室温压制试验,研究了所制备粉末的压制特性。结果表明:在球磨转速300 r/min、球料比10:1(质量比)的条件下,经过100 min球磨,可获得WC、Al_2O_3颗粒均匀分布的Cu基复合材料粉末,Cu基体晶粒尺寸细化到约0.4μm。机械球磨WC/Al_2O_3/Cu复合材料粉末具有较好的压制成形性,其压制特性可用黄培云双对数压制方程描述。     

机械合金化制备Fe-Co系非晶合金

在高纯氩气保护下采用高能球磨法对原子组成为Fe44Co44Zr3.5Nb3.5B4Cu1的混合粉末进行机械合金化(MA)实验,成功地制取了非晶合金粉末.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析(DTA)对其进行测试,结果表明:Fe-Co系的混合粉末在MA过程中,通过原子之间的相互固溶、扩散可形成非晶态.此非晶合金的形成是晶粒细化、球磨过程中的缺陷、应力和致密堆垛结构等多种因素综合作用的结果,这与机械合金化的合成机理之一的扩散型机制相吻合.用非晶化的热力学条件判据和动力学条件判据对此合金进行计算,其结果也表明此合金已非晶化.