高能球磨AL─Cu合金固态合成反应研究

采用扫描电镜、能谱分析、Ｘ射线衍射和示差扫描量热分析研究了具有较大负混合焓的Ａｌ＿ｘＣｕ＿（１－ｘ）对称扩散系合金的高能球磨固态合成反应。高能球磨时组元晶粒细化达纳米级，造成纳米晶界亚互溶，为室温固态合成反应创造了条件，球磨强度对反应进程影响显著，在ｘ＝０．３～０．７范围内仅形成一种金属间化合物。     

高能球磨AI-Cu合金固态合成反应研究

采用扫描电镜、能谱分析、Ｘ射线衍射和示差扫描量热分析研究了具有较大负混合Ｈａｎ的ＡＩｘＣｕ１－ｘ对称扩散系合金的高能球磨固态合成反应。高能球磨时组元晶粒细化达纳米级，造成纳米晶界亚互溶，为室温固态合成反应创造了条件。球磨强度对的反应进程影响显著。在ｘ＝０．３￣０．７范围内仅形成一种金属间化合物。     

碳化钨-金属复合材料的热机械合金化合成

采用热机械合金化方法,以W、活性炭、Ni、Co为原料制备了WC-M(Ni/Co)复合材料,研究了机械合金化对W-C-M粉末体系及其合成过程的作用。结果表明:粉末体系经机械合金化后颗粒细化,具有较大的畸变能;粉末体系以500r/min转速球磨15h后,在900℃下烧结后已经生成了WC和W2C,所有的W均已参与了反应;球磨时间为10h时,即使在1100℃下烧结后仍有部分W残留。MA过程提高了反应物的反应活性、降低了反应温度,使合成试样具有颗粒粒度约为1～3!m、分布较均匀的组织。     

高能球磨Al2O3-Y2O3粉体混合物的研究

为了合成Y3Al5O12(YAG),对Al2O3-Y2O3粉体混合物进行了高能球磨研究。研究表明球磨后的粉体XRD衍射峰明显,并非无定形态,球磨后粉体中的Al2O3、Y2O3达到纳米级别尺寸后,随着晶粒尺寸的减少而晶格畸变增加,且烧结成的YAG粉体与Al2O3、Y2O3粉体有相似的晶格变化趋势。     

环境温度对高能球磨固态还原反应的影响

高能球磨过程中的温度效应一直是研究者们争论的焦点,这直接影响到对机械合金化机制的认识。作者以两种具有高放热性质的Al/CuO和Si/CuO体系为研究对象,考察了环境温度(11、22、100、200℃)对高能球磨固态还原反应的影响,试验结果表明:(1)Al/CuO和Si/CuO体系反应开始的时间均随环境温度升高而缩短,归因于提高环境温度增强了球磨固态原子或离子的扩散速率;(2)球磨中间停留将延长开始反应时间,这是因为停留使反应体系能量降低,恢复球磨需要一段时间来重新建立点火所需条件所致。     

机械合金化合成YAlO3

为了合成YAlO3(YAP),对Y2O3-Al2O3粉体混合物进行了高能球磨研究。试验结果表明:经高能球磨后,Y2O3-Al2O3可发生固相合成反应,生成YAlO3。Y2O3-Al2O3的机械合金化过程包括两个阶段:第一阶段(0～2h),氧化物颗粒快速细化,晶格发生严重畸变,球磨促使Y2O3发生了晶型转变,由稳定的立方晶转变成非稳态的单斜晶;第二阶段(5～40h),Y2O3晶型转变完成,并呈无定形化,Y2O3和Al2O3发生固相合成反应,生成YAlO3。     

烤燃温度对凝聚炸药热起爆临界温度影响的研究

为了研究凝聚炸药在不同热烤温度下的热分解情况及相应规律,文中采用以RDX为基的高能炸药,以1℃/min的升温速率并采用恒温控制技术,进行了不同温度下的热烤试验,利用FLUENT软件对不同温度下的热爆炸延滞期进行了数值模拟。结果表明,烤燃温度对凝聚炸药的热分解有重要影响,在1℃/min的升温速率条件下,当恒定温度达到178℃后,实验用高能炸药发生自加热反应,最终导致点火;随着炸药装药量的增加,炸药热起爆临界温度在逐渐降低。     

铝基水反应活性材料制备及其性能研究

为提高铝粉与海水的反应效率和速率,在惰性氛围下,采用高能球磨法通过多次变速循环工艺制备得到了铝基水反应活性材料。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、比表面测试等分析表征材料的微观结构和氧化性能;采用自主设计的金属/水反应装置,实时记录铝基水反应金属材料与海水反应产生的氢气量,研究铝基水反应活性材料的活性。研究结果表明：高能球磨能提高铝基材料与海水的反应活性,铝粉经过球磨后反应效率达到原先的2倍;球磨过程中添加剂铋的添加能进一步提高铝基水反应材料的活性;反应总产率能够达到71.2%,其快速期氢气产生反应速率为210.7 mL/(min·g)。制备的铝基水反应活性材料在高能水反应金属燃料推进剂和制氢领域都具有应用价值。     

球磨法制备高氯酸铵基分子钙钛矿微纳米颗粒及安全性能分析

为了改善高氯酸铵基分子钙钛矿((H2dabco)[NH4(ClO4)3],DAP)作为含能材料的安全性能,用球磨法制备出微纳米级DAP颗粒材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及Raman光谱仪分别对其形貌、结构进行表征。采用热重分析-差示扫描量热(TG-DSC)对其热分解性能进行表征,按GJB770B-2005爆炸概率法测试其撞击感度。结果表明,球磨法得到的细化DAP为0.5~10μm的微纳米级椭球颗粒,球磨后颗粒表面近似光滑,展现了良好的晶型稳定性;细化后DAP热分解峰温度为370.6℃,与原料DAP(热分解峰温度385.4℃)相比明显降低;与原料DAP(撞击感度为56%)相比,细化后DAP的撞击感度(28%)大幅降低。     

热碳反应合成AlN粉末的研究

研究了采用氧化铝高温碳还原法合成ＡＩＮ粉末。系统研究了还原氮化反应的工艺参数、原料粉的结构及特性添加剂和混合粉的原始状态等对反应过程的影响。结果表明：θ－Ａｌ＿２Ｏ＿３的反应活性高于α－Ａｌ＿２Ｏ＿３；在原料中添加适量的Ｙ＿２Ｏ＿２可明显提高反应速度；压块状混合粉比疏松状混合粉反应速率大，反应程度高。提高反应温度和延长反应时间都可提高反应速度，但反应温度的影响大于反应时间，较为适宜的反应温度和时间为１７５０～１８００℃，１～５ｈ．     

球磨过程中的涂层形成与粉末细化

研究了Cr粉、Al粉、Cu粉、Cr20Al80粉末球磨过程中粉末粒度尺寸的变化以及磨球表面涂层的形成规律,结果发现,磨球表面涂层的形成与粉末细化之间有一定的关系.球磨初期,磨球涂层厚度迅速增加,随后逐渐趋于稳定.Cu粉末在球磨过程中未在磨球表面形成涂层.金属粉末球磨至24h后,随球磨时间增加,磨球涂层厚度几乎不再变化;除Al粉末外,其余金属粉末的细化速率降低.磨球塑性好易形成厚涂层,粉末脆性大容易细化.     

组元配比对高能球磨固态还原反应的影响

研究了两种球磨强度下不同铝含量的Al/CuO高能球磨固态还原反应.理想配比的Al/CuO的反应孕育期最短.偏离这一配比,孕育期增长,反应由燃烧式逐渐过渡到渐进式完成.球磨强度的提高能够扩大以燃烧式进行的组元配比范围.当铝含量超过理想配比中的比例,随Al含量增加,反应由单一还原反应向还原+合成反应模式转化,反应产物依次为Cu+Al2O3、Cu9Al4+Al2O3、CuAl2+Al2O3、Al(Cu)+Al2O3,并与球磨Al-Cu- Al2O3体系反应进行了对比.     

机械球磨法制备纳米HNS及其热分解性能

为细化六硝基茋(HNS),采用高能球磨法制备出了平均粒径为94.8 nm的纳米HNS炸药。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)、X光电子能谱(XPS)、DSC-IR和5 s爆发点,进行了HNS样品的表征和分析。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布。机械球磨作用并未改变HNS原有的晶型、分子结构、及表面元素,说明该制备纳米HNS方法十分可靠。纳米HNS热分解的表观活化能较原料HNS高12.4 kJ·mol~(-1),说明纳米HNS分子的活化需要更高的能量。纳米HNS被加热后分解成了大量的CO_2和少量H_2O,而N元素以非极性的N_2分子存在。纳米HNS的5s爆发点(T_(5s))较原料高12.2℃,说明纳米HNS具有更低的热感度。     

高能球磨自蔓延燃烧反应条件

对影响高能球磨固态自蔓延燃烧反应的各种因素进行了评述，认为反应热力学和显微组织对确定燃烧反应能否发生同等重要，同时，它们受各种球磨参数控制。初步提出一个定性的高能球磨燃烧反应条件，为研究此类反应和高效地利用此项技术原位制备纳米复合材料指明应该考虑的问题。     

行星式球磨颗粒流场分布与形貌变化规律

基于离散元模拟探究行星式球磨过程中颗粒流场分布,统计球磨过程中磨球整体与颗粒群碰撞的相对速度分布规律,进而提取单个磨球的碰撞场景,模拟多层颗粒的撞击场并研究层间压应力分布;开展铝与聚四氟乙烯混合物料颗粒及纯铝粉的行星式球磨试验,记录不同时刻颗粒群平均粒径,用以表征颗粒形貌变化,进一步提出基于颗粒群破碎概率与分形数的颗粒群平均粒径变化理论。研究结果表明：球磨时磨球整体与颗粒群碰撞中的低速碰撞占主体,仅1%的碰撞为归一化速度ξ>0.33的相对高速碰撞,威布尔分布能良好表征碰撞相对速度的分布规律;对于多层颗粒的撞击场,随着磨球撞击速度提高,其层间压应力分布趋向于哑铃形或葫芦形分布;颗粒群平均粒径关于球磨时间呈指数衰减规律。