过饱和固溶NiAl合金的机械合金化合成机理研究

采用机械合金化方法,以Ni、Al元素粉末为原料,对四种成分的NixAl100-x(x=25,30,40,50)进行不同球磨时间和球磨转速的机械合金化合成;并对Ni30Al70的合成产物进行热处理.研究了过饱和固溶NiAl的机械合金化合成机理.研究表明:NixAl100-x四种成分的元素粉末通过机械合金化方法均制备出纳米晶NiAl金属间化合物粉末;非化学计量配比成分的Ni-Al粉末通过机械合金化合成NiAl过饱和同溶合金,其机械合金化合成机理为含有以原子扩散为基础的强制同溶的燃烧合成反应.     

粉末冶金超细晶医用Ti-Mo-Fe合金的制备与表征

以元素粉末为原料,采用机械合金化方法结合放电等离子烧结工艺制备了Ti-8Mo-(0~9)Fe合金材料,并探讨了制备工艺对球磨粉体及烧结态合金性能的影响规律。结果表明,当铁含量为3%~9%(质量分数)时,球磨10 h粉体经900℃烧结可获得高致密度、并具有超细晶结构的钛合金材料,其显微组织主要由β-Ti相基体及fcc-Ti颗粒组成,其晶粒尺寸为130~490 nm,这是在钛合金块体材料中首次制备出fcc结构Ti相。在机械合金化过程中,Fe元素的加入可显著提高合金体系的非晶形成能力,并随Fe含量增加体系非晶形成能力增强,粉末非晶相比例增加,经10 h高能球磨后,即可合成具有良好的热稳定性的非晶/纳米晶Ti-Mo-Fe复合粉末。     

机械合金化结合热压烧结制备(TiC+TiB2)/Cu复合材料

通过对体系进行机械合金化,随后将其与Cu粉进行混合和热压烧结制备了(TiC+TiB_2)/Cu复合材料。研究表明,机械合金化促使B_4C粉末分解并向Ti粉末中的固溶形成Ti-C-B的三元混合体系,有效降低了体系的反应温度,并在随后的热压烧结中生成(TiC+TiB_2),其原因是在Ti-C-B体系中生成TiB_2相比TiB具有更低的吉布斯自由能变。当增强相含量较低时,强化相颗粒细小弥散地分布在铜基体中,且与基体界面结合良好,可显著提高复合材料的硬度;但随着含量的增加,强化相的团聚现象加剧,与基体的界面结合方式也转变为简单的机械包裹,其强化效应并不能得以体现。此外,由于机械合金化提高了体系反应的活性,有效地避免了Ti向铜基体中的固溶,当增强相的设计含量为15vol%时所制备的(TiC+TiB_2)/Cu复合材料与直接混合Cu-Ti-B_4C粉末制备的复合材料相比导电率大幅提升。     

Ti6Al4V预合金粉末制备与研究

以乙醇为过程控制剂,采用机械球磨法制备Ti6Al4V预合金粉末,借助X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究不同球磨时间的Ti6Al4V预合金粉末的相组成和微观形貌。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末逐渐细化,晶粒尺寸变小,微应变逐渐增加;球磨60 h后粉末达到较好的细化效果以及固溶效果;球磨90h后,粉末完全合金化,粉末粒度到达纳米级别,平均粒径50 nm。     

Cu-Ti-B粉末的机械合金化

采用X射线衍射、扫描电子显微镜，透射电子显微镜研究了Cu-Ti-B粉末在机械合金化过程中的结构变化，结果表明：Cu-Ti-B混合粉末随机械合金化时间的增加，粉末颗粒和α-Cu的晶粒尺寸不断细化，应变不断增加；机械合金化可以加大Ti和B在α-Cu中的固溶度，B的加入促进了Ti在α-Cu中的溶解，使Cu-Ti-B粉末机械合金化的进程加快。     

Ti-X-C(X=Si,Al)三元体系的元素机械合金化

采用Ti,Si,Al粉和石墨粉等元素作为主要原料,利用行星式球磨机,研究通过机械合金化法(MA)的反应球磨技术(RBM)活化烧结制备Ti3SiC2和Ti3A1C2粉末材料.通过X-射线衍射、扫描电镜等手段,分析研究了机械合金化过程中的元素组织结构变化和可能的机械化学反应.提出实验中机械合金化趋向于界面原子逐渐扩散的反应机制.     

Ti-X-C(X=Si,Al)三元体系的元素机械合金化

采用Ti,Si,Al粉和石墨粉等元素作为主要原料,利用行星式球磨机,研究通过机械合金化法(MA)的反应球磨技术(RBM)活化烧结制备Ti3SiC2和Ti3A1C2粉末材料.通过X-射线衍射、扫描电镜等手段,分析研究了机械合金化过程中的元素组织结构变化和可能的机械化学反应.提出实验中机械合金化趋向于界面原子逐渐扩散的反应机制.     

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.     

Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金晶粒细化和力学性能的影响（英文）

采用机械合金化法制备了质量分数x=0%～30%的Cu-xNb合金粉末,通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察和显微硬度测量分析了Nb溶质含量对粉末晶粒细化过程以及力学性能的影响。结果表明,尽管Nb与Cu的平衡固溶度接近为0,经100 h球磨后,Nb在Cu中的最大固溶量可达约11%。随着Nb含量的增加,Cu-Nb合金粉末的晶粒细化能力提高。这是由于随着偏析至位错处的溶质原子数量增加,合金的回复过程得到抑制,因此有利于晶粒尺寸的减小。Cu-30%Nb合金球磨100 h后Cu相平均晶粒尺寸减小至约6 nm。此外,球磨Cu-Nb合金粉末的显微硬度随着Nb含量的增加而提高,其强化机制主要为细晶强化和固溶强化。     

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%.     

纳米晶NiAl的机械合金化合成机理研究

采用机械合金化方法,以元素粉末为原料,对四种成分的NixA1100-x(x=25,30,40.50)进行不同球磨时间和球磨转速的机械合金化合成,制备纳米晶NiA1金属间化合物粉末.利用X射线衍射技术对球磨产物进行了物相分析,并对NiA1机械合金化合成机理进行了探讨.研究表明:NixAl100-x四种成分的元素粉末采用机械合金化方法均可以制备出纳米晶NiA1金属间化合物粉末;NiA1金属间化合物的机械合金化合成机理为燃烧合成反应.     

机械合金化制备Ti3AlC2陶瓷材料的研究

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过机械合金化法成功地制备出高含量三元碳化合物Ti3AlC2陶瓷粉体.按Ti3AlC2化学计量比为起始反应原料配比(Ti∶Al∶C=3∶1∶2)的元素混合粉末,经3 h的机械合金化后,Ti、Al和C单质混合粉末发生化学反应,生成以Ti3AlC2为主晶相,并含有少量TiC的混合粉体和小块体;粉体中Ti3AlC2的含量达到83%(质量分数,下同).产物合成的原因是在Ti-Al-C体系中发生了一种机械诱发自蔓延反应.     

机械合金化制备Ni-Ti-Ta系非晶态合金研究

用机械合金化方法合成Ni-Ti-Ta系非晶态合金,并利用X射线衍射仪对球磨不同时间的Ni-Ti-Ta系混合粉末进行了分析.结果表明:在Ni-Ti合金中加入Ta可促使其形成非晶;按照(Ni51Ti49)1-xTax(x=0,2,4,10,15,20)配比的混合粉末在一定的机械合金化条件下可获得非晶.     

Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金晶粒细化和力学性能的影响

采用机械合金化法制备了Cu-xNb(x=0-30%)合金粉末,通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察和显微硬度测量分析了Nb溶质含量对粉末晶粒细化过程以及力学性能的影响。结果表明,尽管Nb与Cu的平衡固溶度接近为0,经100h球磨后,Nb在Cu中的最大固溶量可达约11wt%。随着Nb含量的增加,Cu-Nb合金粉末的晶粒细化能力提高。这是由于随着偏析至位错处的溶质原子数量增加,合金的回复过程得到抑制,因此有利于晶粒尺寸的减小。Cu-30wt%Nb合金球磨100h后Cu相平均晶粒尺寸减小至约6nm。此外,球磨Cu-Nb合金粉末的显微硬度随着Nb含量的增加而提高,其强化机制主要为细晶强化和固溶强化。     

机械合金化与热压烧结法制备Cu-Cr-Zr合金

以Cu、Cr和Zr粉末为原料,采用机械合金化法活化Cu-Cr-Zr复合粉末,然后对机械合金化后的粉末进行真空热压烧结制备Cu-Cr-Zr合金材料。利用X射线衍射仪分析机械合金化过程中粉末的物相;通过对合金抗弯强度、相对密度、导电率、显微硬度的测试和金相观察,研究了合金力学性能随温度的变化。结果表明,球磨促进了Cr和Zr在Cu中的固溶,并细化了各粉末的晶粒;随热压烧结温度的升高,其固溶度降低,提高了材料导电性,导致合金力学性能下降。     

Ti6Al4V钛合金表面Zr-N合金化层的抗高温摩擦磨损性能

为了改善钛合金的高温耐磨性能,采用锆-氮离子共渗与异步渗(渗锆后再氮化处理)两种工艺技术分别在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的锆-氮合金化改性层,对比研究了合金化层的组织结构特征和高温摩擦磨损性能。结果表明,两种工艺制备的Zr-N合金层表面均由ZrN相组成,异步渗改性层的内层则包含较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高。同样温度和处理时间条件下,异步渗合金化层的厚度约为锆-氮共渗合金化层厚度的6倍,且氮化物层也较厚,原因归于前者处理过程中Zr与Ti之间良好固溶特性的充分发挥及ZrN相的扩散障作用的有效抑制。300℃高温下球盘摩擦磨损试验结果表明,由于锆-氮共渗合金化层深度较小,因而改善钛合金基材耐磨性能的效果相对较低。锆-氮异步渗处理则使Ti6Al4V钛合金耐磨性能显著提高,摩擦因数降低50%以上,比磨损率降低2个数量级,原因归于该类合金化层高的表面硬度、大的层深、良好的高温抗氧化性能及优异表面承载能力的有机匹配。     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。     

添加Cu对机械合金化Al-Ti-O原位复合材料显微组织演变和硬化的影响（英文）

研究添加5%Cu和2%(质量分数)硬脂酸(工艺控制剂,PCA)的Al-5%Ti O₂(质量分数)复合材料在机械合金化和后续加热过程中显微组织的形成和强化。采用高能球磨法制备粉末复合材料,球磨时间长达10 h。用激光熔融对单线轨的粉末进行处理。利用光学和扫描电镜、X射线衍射分析技术和差示扫描量热法研究其显微组织演变。结果表明,Cu的加入能促进铝与Ti O₂在球磨过程中的有效机械合金化,使粉末具有更高的显微硬度(高达HV 290);而PCA的效果恰恰相反。在这两种情况下,都形成了均匀分布的Ti O₂复合颗粒。机械合金化材料的后续加热导致Ti O₂与铝的放热反应,使得含Cu材料的开始反应温度变得更低,从固态开始发生转变。此外,激光熔融后含Cu材料具有更加分散和均匀的结构,有利于提高其显微硬度。     

机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V合金

采用机械合金化制备Ti-6Al-4V粉末。结果表明:采用机械合金化可以制备纳米晶Ti-6Al-4V合金粉,其反应机理以扩散为主,该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果;随球磨时间延长,部分V固溶于Ti中形成置换固溶体Ti(V),球磨过程中没有中间相生成。球磨40 h后都能获得纳米晶,60 h的粉末为纳米晶和非晶的混合物,晶粒尺寸小于60 nm;60 h后晶粒尺寸变化缓慢。球磨后Ti、Al、V的原子比近似为90:6:4,与Ti-6Al-4V元素成分一致。     

Ti及Ti-6Al-4V的水基凝胶注模成形研究

将凝胶注模工艺应用于金属Ti及Ti-6Al-4v合金粉末的坯体成形，研究了高固相含量的Ti粉和Ti-6Al-4V合金粉末的料浆的制备。结果表明，用凝胶注模工艺制备出了固相含量为54φ%的钛合金粉末料浆和形状复杂的坯体；粉末的颗粒形状是影响料浆固相含量的重要因素，球形粉末配制成的浆料固相含量最高，近球形次之，片状最低；分散剂柠檬酸铵也可以显著提高浆料的固相含量。