机械合金化制备纳米材料

纳米科技的发展推动了社会乃至全球的经济发展.机械合金化(Mechnical Alloying简称MA)作为一种极具价值的制备纳米材料的方法被越来越多的人所采用.本文对纳米材料的结构、材料的球磨技术、机械合金化制备纳米材料的过程及原理、利用机械合金化制备电触头材料及扩展端际固溶度等进行了阐述.     

Mechanical Alloying for Heat-Resistant Copper Alloys

In the development of heat-resistant, high-conductivity copper alloys, beneficial properties may be obtained through the application of mechanical alloying. Mechanical alloying has been applied to copper-base materials with the ultimate goal of obtaining improved elevated-temperature performance through oxide dispersion strengthening in a complex matrix that has been solute- or precipitation-strengthened. Preliminary results indicate that a random distribution of fine oxide particles can be obtained in a copper matrix through high-energy attritor milling.     

机械合金化Nb-Cr粉末的热力学分析

在球、料质量比为13∶1的条件下对Nb-Cr二元粉末进行了高能球磨,研究了摩尔比为1∶2的Nb、Cr混合粉末的机械合金化（MA）过程,用X射线衍射（XRD）分析了球磨粉末的物相组成.结果表明,球磨20 h后粉末变化为先形成Nb（Cr）的过饱和固溶体,45 h后逐步形成非晶,进一步球磨,159 h后发生非晶的晶化.参考Miedema半经验模型理论,建立了Nb-Cr系MA过程的热力学模型.该模型的计算结果表明,Nb-Cr二元系具有形成非晶、固溶体和化合物的热力学驱动力.对摩尔比为1∶2的Nb、Cr混合粉末不同时间XRD结果进行了分析,发现与热力学计算结果吻合.     

Ti-Ni机械合金化研究

通过机械合金化方法制备Ti-Ni合金;采用X射线衍射(XRD)研究粉末的相组成;差热分析(DTA)研究粉末在热反应时的特征温度;再对粉末进行热处理,研究合金相组成;通过金相显微镜观察粉末的粒度分布;用扫描电子显微镜观察分析粉末的微观形貌变化.结果表明:球磨初期,粉末的微观形貌为冷焊合层状结构;随球磨过程的进行,颗粒中元素分布逐渐趋于均匀;球磨末期,机械合金化过程的冷焊合和断裂达到平衡,最终形成非晶.     

Ag—10Ni合金的机械合金化

急冷雾化制得的Ａｇ－Ｎｉ包覆粉末经机械合金化处理可以生成Ａｇ－Ｎｉ亚稳固溶体,再经过粉末冶金过程得到的Ａｇ－１０Ｎｉ合金,其强化相粒子Ｎｉ在Ａｇ基体中细小而弥散分布,明显地提高了合金的力学性能、电学性能和电接触性能。     

机械合金化法制备Al-Ru合金

采用纯Al粉和纯Ru粉通过机械合金化(MA)和热处理制备了含Ru50%(质量分数, 下同)的铝钌合金.利用扫描电镜、差热分析和X-射线衍射等手段观察了复合粉体在MA和热处理后粉体的相组成和晶粒尺寸的变化.结果表明,MA30 h后Al溶入Ru中形成无序过饱和固溶体,晶粒尺寸细化到了20 nm左右.经550 ℃退火处理后,发生烧结现象,固溶体发生有序转变生成以Al2Ru为主的合金相,晶粒尺寸在50～60 nm,保温时间对合金组成和晶粒尺寸没有太大影响.     

机械合金化制备Ni-B-Si合金粉末

本实验选取成分为92%Ni-4%B-4%Si的混合粉末进行机械合金化,并每隔一定时间定量取粉进行SEM、XRD及DSC分析。实验结果表明,当球磨至30 h时,粉末形貌趋于球状,微量元素B和Si已经完全向镍中固溶,此时起始熔化温度降至1038℃;继续延长球磨时间粉末发生团聚,并在球磨至80 h时,趋于非晶化转变;将球磨40 h的合金粉末与松装镍粉在1100℃进行熔渗烧结时,发现其与镍粉发生冶金结合并形成致密的烧结体。     

钼-钴-硅混合粉末的机械合金化研究

采用X射线衍射、扫描电镜及透射电镜研究了配比为Mo5-xCoxSi3(x=0．5，l，2)的混合粉末的机械球磨行为。结果表明：随球磨时间延长，混合粉末中首先形成Co，Si在Mo中的过饱和固溶体Mo(Co，Si)，高能球磨大大扩展了硅和钴在钼中的固溶度。进一步延长球磨时间，过饱和固溶体转变成为非晶。在球磨过程中，Mo(Co，Si)的晶粒不断细化，球磨至40h，晶粒尺寸约为8nm。球磨初期，内应力急剧增加。随球磨时间延长，混合粉末的颗粒尺寸增大，40h后，逐渐减小，且形状球化，100h后成为尺寸不超过100nm的球形粉末。     

机械合金化制备Ti-Al-Si金属间化合物

采用钢球为研磨介质,以单质Al,Ti和Si为原料,对Ti30-Al60-Si10,Ti50-Al40-Si10,Ti60-Al20-Si20,Ti70-Al30-Si10等在无保护气氛和非真空条件下进行球磨,获得了非晶态金属间化合物.XRD分析表明,在球磨约30 h就形成了Al3Ti,AlTi3,AlTi2等金属间化合物;球磨至78 h时,得到了无单质存在的Ti-Al基或Ti-Si基金属间化合物的非晶体.     

机械合金化制备Ti-Al-Si金属间化合物

采用钢球为研磨介质,以单质Al,Ti和Si为原料,对Ti30-Al60-Si10,Ti50-Al40-Si10,Ti60-Al20-Si20,Ti70-Al30-Si10等在无保护气氛和非真空条件下进行球磨,获得了非晶态金属间化合物.XRD分析表明,在球磨约30 h就形成了Al3Ti,AlTi3,AlTi2等金属间化合物;球磨至78 h时,得到了无单质存在的Ti-Al基或Ti-Si基金属间化合物的非晶体.     

机械合金化制备非晶机制研究

简述了机械合金化(MA)制备非晶的特征。在概述机械合金化合成非晶原理的基础上,着重分析了ΔHm ix 0和ΔHm ix≈0两种条件下非晶形成的机制。结果表明,机械合金化过程中,合金组元的混合焓并不是非晶形成的决定因素,当|ΔHm ix|≈0时,其相变的驱动力来源于球磨供给的机械功。基于Desré和Yavari提出的机械合金化非晶形成动力学理论,计算得出A l-Pb合金系(A l-2.25wt%Pb)的非晶晶化的临界非晶层厚度值约为4nm。     

机械合金化制备Ni-Ti合金粉末

研究了在机械合金化制备Ni粉和Ti粉并将之混合的过程中,球磨工艺,即球磨时间和球磨转速对粉末粒度的影响,并对粉末进行了XRD相分析.结果表明,以260r/min转速球磨60 h可以合成Ni-Ti非晶粉末,在氩气保护下于530℃×30 min退火可使Ni-Ti非晶粉末晶化.     

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。     

机械合金化的反应机制研究进展

介绍了机械合金化技术的基本原理、工艺过程及特点，对目前机械合金化存在的两种机制进行了分析，指出通过原子扩散逐渐实现合金化反应机制和爆炸式反应机制实质上是相似的，导致效果的不同主要在于合金体系的形成热不同。另外对影响机械合金化过程的因素以及该工艺存在的缺陷进行了阐述。     

机械合金化方法制备银镍触头合金的研究

采用机械合金化和热压方法制备Ag90Ni10及Ag70Ni30触头合金。机械合金化过程中形成Ni固溶于Ag基体的过饱和固溶体，热压时从银固溶体基体上析出弥散细小的镍强化相。与传统粉末冶金相比，组织更为弥散、细小、均匀。     

Fe-W合金机械合金化及扩展固溶度研究

采用机械合金化方法,对Fe100-xWx(x=5,15,33.3,45,50,70,85,95)二元合金系统进行了机械合金化研究,用X射线衍射仪分析了球磨后的合金粉末的结构,用SEM对样品的形貌进行了分析.结果表明铁在钨中的固溶度大于30%;从理论上对Fe-W系统的固溶度进行计算,计算结果说明铁在钨中的固溶度与实验得到的结果相符.     

机械合金化制备Zn-Ni过饱和固溶体

采用机械合金化方法,以无水乙醇为球磨介质,制备了Zn70Ni30二元体系合金。用X射线衍射仪和扫描电镜分析了球磨后的合金粉末的物相和形貌。结果表明,使用高能球磨可以促使Ni向Zn中扩散,最终能形成Zn-Ni过饱和固溶体。采用Miedema半经验理论模型计算该合金系的相变驱动力,在此体系中ΔGS=–6.02kJ/mol<0,证明该体系具备生成过饱和固溶体的相变驱动力。