机械合金化纳米晶材料研究进展

综述了机械合金化制备纳米晶材料的研究进展，重点介绍了高强度铝合金，铜合金，难熔金属化合物，金属储氢材料，复相烯土永磁材料等几类机械合金化纳米晶材料的制备与组织性能，指出了机械合金化技术在纳米晶材料制备方面的优势及应用前景。     

机械合金化法制备镁基储氢材料进展

介绍了近年来机械合金化法在镁基储氢材料制备上的研究进展，讨论了机械合金化制备非晶、纳米晶镁基储氢材料的机制；从合金替代和多元复合的角度对镁基储氢材料的性能进行了论述：机械合金化法可制备出纳米晶、非晶态的镁基储氢材料，无序区和晶界浓度的增加使得氢原子的吸附和扩散更为容易，制备出的材料具有较高的活性和较快的吸放氢速度。低温吸放氢性能的改善尤其显著；最后指出了机械合金化法制备镁基储氢材料需要注意并加以解决的一些问题。     

机械合金化制备纳米级超细晶材料

机械合金化是一种很有发展前景的固态合金化方法 ,已成功地应用于制备纳米级超细晶弥散强化材料、磁性材料、超导材料、纳米晶材料等。介绍了机械合金化技术制备纳米级超细晶材料的发展及其工艺过程以及采用该技术制备的纳米级超细晶材料的力学性能、磁性能和储氢性能。     

Fe-Si合金系的机械合金化研究

采用高能行星球磨的方法研究了成分为ＦｅｘＳｉ１－ｘ（ｘ＝０．３０～０．７５）的纯元素混合粉末的机械合金化过程。对球磨不同时间粉末的结构分析和组织观察表明：Ｆｅ７５Ｓｉ２５粉末经球磨形成具有ｂｃｃ结构的纳米晶α固溶体，此α固溶体的晶粒尺寸和晶格常数随球磨时间的延长而减少。Ｆｅ５０Ｓｉ５０粉末的球磨产物为单相ＦｅＳｉ化合物，而Ｆｅ３０Ｓｉ７０混合粉末的球磨产物为α＋ＦｅＳｉ＋β－ＦｅＳｉ２三相混合结构。在研究的成分范围内无非晶化发生，对此进行了热力学分析。     

Fe-Si机械合金化过程的研究

采用高能行星球磨的方法研究了原子配比3：1的Fe、Si混合粉末的机械合金化过程。用XRD、TEM、SEM及EPMA对球磨不同时间粉末的结构、组织、形貌、截面进行了分析。结果表明：Fe75Si25混合粉末在球磨的过程中出现两种形态变化，一种是Fe与Si形成层状形态，另一种为Si及Fe—Si合金包覆Fe形成包覆形态；球磨至30h，合金化基本完成；球磨产物为α—Fe（Si）固溶体，颗粒粒径约为1～20μm。利用一个简单的模型来对Fe75Si25混合粉末合金化过程进行了描述。     

Al-Pb粉末在机械合金化过程中的粒度及形貌演变

采用XRD，SEM，TEM和粒度分析仪对Al-15％Pb和Al-15％Pb-4％Si—1％Sn—1．5％Cu(质量分数，％)混合粉末在机械合金化过程中的粒度及形貌演变进行了研究。结果表明：混合粉末经球磨后都可以获得纳米晶，球磨对Pb的细化明显大于对Al的细化作用；在相同的球磨时间下，添加有Si，Sn，Cu混合粉末的Al，Pb晶粒更小，其获得纳米晶的时间更短。由于冷焊与断裂在MA不同阶段的主导不同，Al-15％Pb-4％Si-1％Sn—1．5％Cu粒子经历了快速长大、快速减小和慢速减小3个阶段；而Al—15％Pb粒子细化则是增大-减小的反复过程，在球磨过程中Si作为硬度高的脆性粒子难于完全实现合金化，而Sn，Cu合金化速度较快。     

金属间化合物的机械合金化制备

综述了机械合金化制备金属间化合物的研究进展，指出了机械合金化技术在金属问化合物制备方面的优势。简述了机械合金化形成金属问化合物的机理，重点介绍了平衡相金属间化合物、弥散强化金属问化合物、过饱和金属问化合物，非晶合金、纳米晶材料等几类机械合金化金属间化合物的制备与组织性能。并针对目前研究的不足以及该研究领域的发展方向提出了加强MA过程热力学和动力学的基础理论研究、改良MA工艺等建议．     

机械合金化制备纳米晶硬质合金粉的进展

综述了机械合金化制备纳米晶硬质合金粉的概况、原理和两种用该方法制备纳米晶硬质合金粉的方式。并分析了各工艺参数对机械合金化制备纳米晶硬质合金粉的影响。该技术工艺简单，可实现工业化生产，是一种很有应用前途的方法。     

机械合金化氧化物弥散强化材料的动向

文本概述,机械合金化方法生产氧化物弥散强化材料的进展及其展望。     

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。     

机械合金化Ti-Cr合金粉的研究

以Ti、Cr元素粉末为原料研究了Ti-20％Cr和Ti-30%Cr两种合金^ 的机械合金化规律。研究结果表明，随着球磨时间的增加，Ti-Cr粉末颗粒、晶粒逐渐细化，层状结构越来越薄，Ti和Cr的X射线衍射峰均出现宽化和强度下降，同时发现球磨40h以前Cr衍射角连续左移减小。球磨至100h时，其XRD谱显示出非晶特征，颗粒尺寸趋于稳定。     

Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties of Nano-Y2O3-Dispersed Ferritic Alloy Synthesized by Mechanical Alloying and Consolidated by High-Pressure Sintering

In this study, an attempt has been made to synthesize 1.0 wt pct nano-Y₂O₃-dispersed ferritic alloys with nominal compositions: 83.0 Fe-13.5 Cr-2.0 Al-0.5 Ti (alloy A), 79.0 Fe-17.5 Cr-2.0 Al-0.5 Ti (alloy B), 75.0 Fe-21.5 Cr-2.0 Al-0.5 Ti (alloy C), and 71.0 Fe-25.5 Cr-2.0 Al-0.5 Ti (alloy D) steels (all in wt pct) by solid-state mechanical alloying route and consolidation the milled powder by high-pressure sintering at 873 K, 1073 K, and 1273 K (600°C, 800°C, and 1000°C) using 8 GPa uniaxial pressure for 3 minutes. Subsequently, an extensive effort has been undertaken to characterize the microstructural and phase evolution by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy. Mechanical properties including hardness, compressive strength, Young’s modulus, and fracture toughness were determined using micro/nano-indentation unit and universal testing machine. The present ferritic alloys record extraordinary levels of compressive strength (from 1150 to 2550 MPa), Young’s modulus (from 200 to 240 GPa), indentation fracture toughness (from 3.6 to 15.4 MPa√m), and hardness (from13.5 to 18.5 GPa) and measure up to 1.5 through 2 times greater strength but with a lower density (~7.4 Mg/m³) than other oxide dispersion-strengthened ferritic steels (<1200 MPa) or tungsten-based alloys (<2200 MPa). Besides superior mechanical strength, the novelty of these alloys lies in the unique microstructure comprising uniform distribution of either nanometric (~10 nm) oxide (Y₂Ti₂O₇/Y₂TiO₅ or un-reacted Y₂O₃) or intermetallic (Fe₁₁TiY and Al_9.22Cr_2.78Y) particles' ferritic matrix useful for grain boundary pinning and creep resistance.     

Mechanical Properties of Aluminium-Graphene Composite Synthesized by Powder Metallurgy and Hot Extrusion

The present work focuses on the development of multilayer graphene reinforced aluminium metal matrix composites by powder metallurgy followed by hot extrusion. Microstructure, grain size analysis and mechanical properties of hot extruded unreinforced aluminium and graphene reinforced aluminium composites are presented here. Microstructure shows uniform distribution of graphene throughout the matrix. Experimental results reveal significant increase in hardness as well as tensile strength of composite as compared to unreinforced aluminium. The improvements in properties are attributed to uniformly dispersed graphene sheets, an excellent interfacial bonding between graphene and aluminium matrix and grain refinement caused by the addition of graphene. Further, the strengthening mechanisms involved in the aluminum-graphene composite have been discussed. The fracture studies show the transition of ductile fracture in case of pure aluminium to brittle fracture in case of aluminium-graphene composites.     

Characterization of Oxide Dispersed AlCoCrFe High Entropy Alloy Synthesized by Mechanical Alloying and Spark Plasma Sintering

The present study deals with phase evolution of oxide dispersed AlCoCrFe high entropy alloy during mechanical alloying and spark plasma sintering. Mechanical alloying of AlCoCrFe resulted in a single BCC phase. However, ordering of BCC phase with evolution of chromium carbide and sigma phase were observed after spark plasma sintering. High hardness of 1,050 ± 20 HV₁ and 1,070 ± 20 HV₁ was observed for AlCoCrFe high entropy alloy without and with oxide dispersion, respectively. Significant contribution from solid solution strengthening effect in high entropy alloys appears to have overwhelmed the effect of oxide dispersion on hardness.     

机械合金化制备高纯NiAl粉末

采用机械合金化方法制备NiAl粉末,用XRD和SEM对合成样品进行物相组成和形貌分析,研究了球磨时间和转速对NiAl粉末合成的影响规律.结果表明:球料比6:1,转速500 r/min时,球磨5h后NiAl合成反应基本完成,但由于铝粉的损失,导致合成粉末物相不纯,有少量Ni3Al存在;转速影响机械合金化方法制备高纯NiAl粉,选择合适的转速(365 r/min)可以制得纯NiAl粉.     

机械合金化制备Mg-Fe超腐蚀合金

以纯Mg、Fe粉末为原料,用机械合金化法制备了Mg-10%Fe超腐蚀合金,用自制的测试装置对合金在NaCl溶液中腐蚀反应的放热、析氢进行测试分析;并用XRD、SEM及EDS对合金进行了成分及显微形貌研究。由于较好的冷焊合,球磨40 min的合金,最有利于形成快速腐蚀的原电池,该合金在NaCl溶液中腐蚀反应的放热、析氢量最大。     

机械合金化制备Fe-Si-Al软磁合金的研究

采用机械合金化制备Fe85-Si9. 5-Al5. 5合金粉末, 利用金相仪、激光粒度分析仪、 SEM和XRD研究了球磨时间及烧结工艺对Fe-Si-Al合金断裂形貌、微观组织及力学性能的影响. 试验结果表明, 将球磨10 h的复合粉末冷压成形后, 烧结温度为1350 ℃, 保温2 h, 可获得综合性能最佳的Fe-Si-Al合金, 致密度达99.6%、抗弯强度为801 MPa, 硬度为65.68HRA.     

合金元素对Al-Si合金力学性能及组织的影响

采用正交试验方法研究Ni、Cr及Zn三种合金元素对Al-7.5Si-3.5Cu-0.35 Mg亚共晶铸造铝硅合金力学性能影响,并用SEM和EDX对加入微量合金后的铸态组织进行观察与分析。结果表明,最优配比为Ni0.02Cr0.03Zn0.2。在合金铸态组织中,Ni、Cr、Zn元素形成复杂的灰白色短棒状或粒状ω相,中和了Fe的有害作用,并且在合金拉伸变形时,可以阻碍位错的运动,对合金基体有一定的强化作用。     

合金化元素对Cu-Cr-Zr合金性能的影响

探讨了Ag,Sn,Mg,si,RE几种合金化元素对Cu-0.3%Cr-0.1%Zr合金力学性能和导电性能的影响.所有合金试样经940℃固溶处理1 h后淬火,冷拉拔至加工变形量为20%,分别在350,400,450,500和550℃时效处理3.5 h.测试结果表明,在400℃时效3.5 h时,含Ag合金的抗拉强度和电导率最高,分别高于其他合金10～70 MPa和1.5%～5.O%IACS.合金化元素提高合金强度的能力由大到小依次为Ag,Sn,Mg,RE,Si;而在提高电导率方面由强到弱则依次为Ag,RE,Mg,Sn,Si.含Si合金具有较低的伸长率,约为6.6%,而其他几种合金的伸长率相差不大,均在12%左右.采用TEM观察了Cu-0.3%Cr-0.1%Zr-0.1%Ag合金在400℃时效3.5 h的组织,发现两种析出相,选区电子衍射标定结果表明它们分别是Cr和Cu<,4>Zr.合金性能主要由析出相的尺寸、分布和数量决定,而不同合金化元素对Cu-Cr-Zr合金的强化机制以及时效后在基体中的存在状态是造成性能差异的主要原因.     

过程控制剂对Fe-C-Ti粉末机械合金化的影响

研究了过程控制剂对Fe-C-Ti合金粉末的出粉率、粉末形态及机械合金化过程的影响。结果指出,添加过程控制剂可明显提高出粉率,且合金粉末大小均匀,但降低了碳和钛向铁中的固溶速率,使机械合金化过程滞后。