机械合金化制备TiB2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

机械化学反应合成Fe3Al-Al2O3复合粉体

以Fe3O4粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Fe3Al-Al2O3纳米晶复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。结果表明,球磨过程中,30 min后混合粉末中开始出现少量的Al2O3颗粒,1 h后大部分Fe3O4被还原,形成α-Al2O3、θ-Al2O3、Fe(Al)固溶体和FeO,另有Al剩余。球磨3 h后,大部分的θ-Al2O3转变为α-Al2O3,Fe(Al)固溶体、FeO和剩余的Al粉在机械力的作用下反应形成FeAl化合物和Fe.911O。继续球磨至5 h后,FeAl化合物和Fe.911O相互反应而完全消耗,得到Fe3Al-Al2O3复合粉体。机械力诱发的Fe3O4和Al之间的反应属于突发型反应,诱发反应的临界球磨时间约为50 min。     

机械活化Ti_(47)Ni_(47)Al_6粉末的烧结性能

采用机械活化和粉末冶金方法制备Ti47Ni47Al6合金,通过光学显微镜、配备能谱分析的扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度及抗弯强度测试手段研究机械活化对烧结合金显微组织和性能的影响。结果表明:随着球磨的进行,粉体中Ti和Ni的晶格常数增大,球磨20 h的Ti47Ni47Al6粉末形成了Ti-Ni-Al三元复合粉,但无新相形成。与球磨1 h粉末烧结制备的合金相比,球磨20 h的机械活化粉末烧结合金中Ti2Ni(Al)和Ni3Ti(Al)强化相数量、致密度、硬度及抗弯强度均增加。     

机械球磨Al-10%Ti粉末的组织和热稳定性

研究了机械球磨方法制备的Al-10%Ti混合粉末的组织和热稳定性.结果表明:在球磨作用下,Al, Ti粉末的颗粒尺寸得到有效细化,并且球磨时间越长,Al/Ti粉末储备能量越大,生成Al-Ti金属间化合物所需的反应激活能越低,内能的增加和扩散能力的提高是由于机械球磨导致了大量的晶格缺陷;Al-10%Ti混合粉末反应烧结后相互扩散形成的最终产物是DO22-Al3Ti.     

Cu-Cr-Zr复合粉末机械合金化研究

以Cu、Cr和Zr粉末为原料,采用机械合金化制备了Cu-90%Cr2Zr复合粉末。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了机械合金化过程中粉末的物相和微观形貌。结果表明:Cu-Cr-Zr粉末可通过机械合金化获得过饱和固溶体;在一定的球磨时间内,随球磨的进行,Cu-Cr-Zr粉末晶粒细化至纳米尺寸,晶格常数增加,晶格畸变降低,粉末形貌呈片状;但进一步球磨会导致铬的晶格常数降低,导致畸变增加,使得粉末变得不规则及颗粒大小不均。     

高能球磨制备Ti-50%Al复合粉末的表征(英文)

采用高能球磨法制备了Ti-50%Al(摩尔分数)复合粉末,利用SEM、TEM、HREM、HAADF-STEM分析手段对复合粉末颗粒的表面形貌、结构及组成进行了表征。在球磨过程中钛、铝之间逐渐发生反应并形成无序的Ti/Al相;球磨9h后铝逐渐融入钛中,产生纳米晶钛铝固溶体,同时引起大量高密度位错。合金化后粉末的元素组成接近原始成分,但分布极不均匀。     

Ti-48at%Al机械合金化过程中物相演变及热力学分析

采用X-ray衍射分析了Ti-48at%Al混合粉末在高能球磨过程中的物相演变,用Miedema理论模型计算有序Ti/Al金属间化合物和非晶态的形成自由能。结果表明,Ti和Al元素粉末在机械合金化过程中的物相演变为:Ti+Al→无序fcc Ti(Al)固溶体、Ti Al、Ti Al3、Ti3Al→Ti Al3、Ti3Al→非晶,球磨3 h后出现了无序fcc Ti(Al)固溶体、Ti Al、Ti Al3和Ti3Al,高能球磨9 h后转化为无序非晶。经Miedema理论模型计算出各物相间在T=300 K时的自由能差,从热力学理论上证实了高能球磨Ti-48at%Al合金化过程的物相演变规律。     

机械合金化制备铜碳过饱和固溶体

采用机械合金化方法制备Cu-4wt%C过饱和固溶体,通过SEM和XRD分析研究了机械合金化中Cu-C复合粉末的形貌变化及碳在铜中的固溶度扩展问题.结果表明,机械合金化过程中Cu粉和C粉形成了层状复合粉末;随着球磨时间的增加,C的衍射峰逐渐消失,Cu的衍射峰逐渐宽化,并且位置发生偏移;球磨24h后,C原子固溶到Cu中,Cu的点阵常数达到0.3620nm,晶格膨胀了0.15%.     

机械合金化过程中Fe-Al合金粉末的组织演变

将纯Fe粉和Al粉按原子比Fe∶Al=60∶40混合后,在行星式高能球磨机中进行机械合金化,采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和硬度仪研究球磨过程中Fe-Al合金粉末相结构、晶粒尺寸、表面形貌、截面形貌和硬度的演变规律。结果发现,球磨24 h后,Al原子全部固溶于Fe晶格中,形成Fe(Al)过饱和固溶体,随着球磨时间的增加,晶粒尺寸呈现先快后慢的减小趋势,球磨36 h后合金粉末的晶粒尺寸小于100 nm。粉末内部组织为层状结构,且随着球磨时间延长层片厚度不断减小,球磨36 h后层状结构全部消失,获得组织均匀的纳米晶Fe-Al合金粉末。随着球磨时间延长,Fe-Al合金粉末的硬度不断增加,球磨36 h后合金粉末的硬度约为405 HV0. 025。球磨Fe(Al)固溶体合金粉末在500℃热处理转变为有序Fe Al金属间化合物。     

On the mechanochemical activated synthesis of nanocrystalline in-situ Ti(Al)N

This paper reports on our study of the synthesis of titanium nitride solid solution by the reduction of aluminum nitride with titanium by mechanical alloying (MA) using a planetary ball mill. A nanostructure composite of in-situ titanium nitride solid solution was produced through exchange reaction between Ti and AlN. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), electron probe micro analysis (EPMA), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and particle size analysis (PSA) were used to characterize the product. It was found that, with increased milling time, Al resulted from decomposition of aluminum nitride dissolved in the Ti lattice, leading to the formation of Ti(Al) solid solution and a reduction of the Ti lattice interplanar distance. Consequently, the Ti(Al) solid solution reacted with nitrogen to form in-situ Ti(Al)N nano particles. The milled powder had a spheroid shape and a very narrow size distribution of about 1 μm at the end of milling. In-situ Ti(Al)N particles with an average size of 10 nm were attained at a ball-to-powder weight ratio of 10:1 and a Ti:AlN molar ratio of 1:1.     

PREPARATION OF Ti-Al BASED NANOPHASE COMPOSITE POWDER BY MECHANICAL ALLOYING

ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦＴｉＡｌＢＡＳＥＤＮＡＮＯＰＨＡＳＥＣＯＭＰＯＳＩＴＥＰＯＷＤＥＲＢＹＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＡＬＬＯＹＩＮＧ①ＷｕＮｉａｎｑｉａｎｇ，ＷｕＪｉｎｍｉｎｇ，ＬｉＷｕ，ＷａｎｇＧｕａｎｇｘｉｎ，ＬｉＺｈｉｚｈａｎｇＤｅｐａｒｔｍ...     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

固态相变-热压烧结制备Ti3Al/TiC+Al2O3陶瓷复合材料

采用机械球磨工艺使Ti粉和Al粉在高能碰撞下发生同态相变形成Ti-Al非晶及固溶体，并利用X射线衍射对不同时间球磨结果进行了分析。球磨粉料与TiC和Al2O3粉混合后在真空下热压烧结，促进Ti-Al粉向Ti3Al金属间化合物的转变，最终形成了以Ti3Al为增韧相的陶瓷复合材料，断裂韧度值较单纯TiC陶瓷提高近一倍。     

机械合金化Fe-40Al合金粉末工艺研究

以Fe粉、Al粉末为对象,采用机械合金化制备Fe-40Al合金复合粉末,研究球磨工艺参数对Fe-40Al合金粉末形貌及组织结构的影响规律,为机械合金化制备适合冷喷涂用Fe-40Al合金粉末提供最佳的工艺参数。研究结果表明,球磨后的Fe-40Al合金粉末具有独特的层状组织结构,随着球磨时间的延长,Fe-40Al合金粉末的平均粒径不断减小,由于Fe、Al相互扩散作用加强,粉末内部的层状结构不断细化而消失;随着球料比增加,机械合金化效率显著提高,相同球磨时间内Fe-40Al合金粉末粒径减小的幅度显著增大,同时粉末内部合金化过程加剧,导致层状结构快速消失。     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

高能球磨制备纳米CeO2/Al复合粉末

采用高能球磨法制备了纳米CeO2／Al复合粉末，并利用X射线衍射(XRD)、场发射显微镜(FEM)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等测试分析手段，对球磨过程中复合粉末相结构、组织形貌和成分分布的变化进行了研究。结果表明：随着球磨时间的增加，纳米CeO2团聚体逐渐进入Al颗粒中，并被很好地分散开来，呈均匀弥散分布；Al晶粒尺寸不断细化。     

球磨工艺对原位合成纳米级TiB的影响

球磨工艺对球磨粉末及其烧结组织的微观结构和形态都有重要的影响。本实验采用低能和高能球磨两种方式对Ti-Al-0.2B wt.%合金粉末进行球磨,研究球磨过程中粉末组织和形态的变化,并将球磨后的粉末进行热压烧结,研究不同球磨方式对烧结组织中原位合成TiB增强相形态的影响。研究结果表明：低能球磨过程中粉末颗粒间有机械合金化发生,其烧结组织中生成的TiB为细长态,在基体中分布均匀,没有联结的粗晶或成簇生长现象。对于高能球磨,粉末颗粒细化效果明显,颗粒平均尺寸降至1 μm,球磨过程中除了机械合金化还形成了Ti(Al)过饱和固溶体,并在球磨后期形成了非晶结构。经高能球磨的粉末烧结后,组织中生成了均匀分布的纳米级TiB晶须。     

Microstructure Characteristics of SiC Particle-Reinforced Aluminum Matrix Composites Coatings by Cold Spraying

A dense Al/SiCp composite coating with high volume fraction(60%)of nano SiCp reinforcement was fabricated by cold spraying of ball-milled Al-60SiCp composite powder.The morphologies evolution of the Al-60SiCp composite powder during ball milling and the microstructure and microhardness of the cold-sprayed Al-60SiCp composite coating were investigated.The results show that Al particles undergone fracture deformation and nano SiC particles are uniformly distributed in soft Al matrix after ball milling.A dense Al-60SiCp composite coating can be fabricated by cold spraying of ball milled composite powder.Nano SiC particles in the cold-sprayed Al-60SiCp composites coating exhibit a reasonably uniform distribution.The Hv0.5 microhardness of the Al-60SiCp composite coating is reached up to(5.30±0.53)GPa due to the enhancement of SiC particles,compared to(0.34±0.03)GPa for the pure Al bulk.