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。     

机械合金化制备纳米晶与非晶Al-Pb系粉末

采用X射线符亍射（XRD）、透射电镜（TEM）研究了球料比为8：1、转速280r／min和球料比为25：1、转速450r／min条件下绛不同球磨时间后混合粉末的相变、晶粒大小和微观形貌等。结果表明：通过机械合金化可以制备出Al-15％Pb-4％Si-1％Sn-1．5％Cu纳米晶粉未，而且球磨导致了合金粉体非晶化，在球磨过程中混合粉体首先细化、合金化和纳米晶化，然后部分纳米晶转变为非晶；在机械合金化过程中球料比越大、转速越高，即给球磨系统供给的能量越大，则混合粉末获得纳米晶的时间越短：基于多层非晶化模型讨论了△Hmin≈1.34的情况下Al-Pb非晶形成的机制，指出在机械合金化过程中Al-Pb非晶形成并非需要△Hmin〈〈0，其非晶化驱动力主要由浓度梯度提供。     

机械合金化法制备Ni—Zr非晶软磁合金粉末的研究

研究Ni基非晶软磁合金粉末在Ni—Zr二元相图上三个稳定化合物成分配方Ni7Zr2、Ni21Zr8、NiZr和两个共晶点Ni64Zr36、Ni36Zr64组分在机械合金化条件下的非晶合金形成能力和热稳定性。五种配方在一定的时间内都能形成非晶态合金;其中Ni64Zr36的过冷液相区间△Tx达到69．9K。用扫描电子显微镜（SEM）观察了不同球磨时间混合粉末的形貌,发现球磨时间对混合粉末的结构及颗粒形貌存在显著影响。随着球磨时间的增加,Ni、Zr颗粒都发生严重塑性变形,并且通过冷焊团聚起来,形成具有层状结构的复合颗粒。由于磨球的剧烈撞击,使得结构发生了严重的畸变,从而破坏了原有的有序结构而形成了无序结构。另外,在进一步的球磨过程中,合金的晶粒不断减小,形成高体积分数的晶界,而金属粉末不断的发生塑性变形,形成了点缺陷、位错等高密度缺陷,晶格发生严重的畸变,晶体自由能也相应不断上升,最后发生了非晶转变。磁性能测量表明合金粉末具有较好的软磁性能。     

机械合金化制备Ni-W(B)非晶-纳米晶的粉末特性

利用机械合金化(MA)制备了Ni-20.7W和Ni-17.9W-27B(at%)非晶-纳米晶粉末,分别采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析了不同球磨时间粉末的微观形貌和结构参数,探讨了B的添加对非晶化过程的影响。研究结果表明:MA过程中,Ni-20.7W样品没有明显发生非晶化,而Ni-17.9W-27B样品在40 h时发生了非晶化,说明B提高了Ni-W合金体系的非晶化形成能力;非晶化过程为W/B首先固溶于Ni中生成Ni(W,B)过饱和固溶体,然后转变为非晶;Ni-20.7W样品球磨30 h后Ni的晶粒尺寸为32.9 nm,晶格畸变为0.48%,而Ni-17.9W-27B样品球磨10 h后的晶粒尺寸为9 nm,晶格畸变为0.62%。     

机械合金化制备W-Ni-Fe纳米-非晶材料

按照80．7W-13．2Ni-6．1Fe的原子分数．采用机械合金化(MA)方法，制备了W-Ni-Fe合金纳米晶和非晶相的混晶结构。结合XRD，利用近似内标法计算了球磨不同时间球磨粉中残留晶体W的体积分数和非晶相中的W含量，并分析了球磨过程中非晶形成的机制。结果表明：随球磨时间的延长，W晶粒不断细化．球磨60h，钨晶粒尺寸可达到10nm-20nm，非晶相的形成过程主要是Ni(Fe)首先溶入W中形成过饱和固溶体，球磨20h后形成W-Ni(Fe)非晶。过饱和固溶体的形成是由于携带较大晶界存储能的小粒子不断溶入W中，计算得到可固溶的临界Ni粒子尺寸约为3nm。由于Fe污染不断溶入W中，在球磨过程中，残留晶体W的体积分数不断减少．而非晶相中的W-Ni(Fe)比例基本保持恒定，为63W-37Ni(Fe)。     

机械合金化粉末冶金制备块体非晶材料

从热力学和动力学角度比较了机械合金化和快速凝固制备非晶材料的成分差异,介绍了Desr6和Yavari等人提出的非晶形成的固态多层反应模型,评述了非晶粉末固结过程的影响因素,最后提出了在今后的研究及应用中需要重点解决的几个问题。     

机械合金化制备非晶合金的理论模型

非晶合金具有比传统金属材料更加优异的性能。论述了制备非晶合金的两种主要方法:机械合金化法(MA)和快速凝固法(RSP)。分析了这两种制备方法本质上的区别。着重介绍了现阶段机械合金化生成非晶合金的4种主要理论模型:机械模型、原子模型、热力学模型、动力学模型,并指出这些模型的优缺点以及他们之间的关系。     

Fe-Zr-B非晶合金的机械合金化制备与非晶化机制研究

在高纯氩气保护下使用高能球磨法对原子组成为Fe60Zr40-xBx（x=10、20、30、40）的混合粉末进行机械合金化实验,成功地制取了非晶合金粉末.通过X射线衍射研究了混合粉体的非晶化过程,并用DSC分析了热动力学行为,讨论了该体系的非晶化机制.     

机械合金化法制备Ti-Al非晶复合涂层

在室温条件下,采用机械合金化法在Ti6Al4V(TC4)表面制备Ti-Al非晶复合涂层,利用XRD、SEM、EDS及显微硬度测试等手段对涂层的表面物相、截面微观形貌、区域化学成分及显微硬度梯度进行分析。研究表明,涂层的形成经历了一个反复的"冷焊—变形—断裂"过程,涂层厚度的变化规律与球磨时间存在一定的关系,随着时间的延长,涂层厚度先增加后减小最后趋于稳定。当球磨转速为400r/min、时间为12h时,可形成厚度约为200μm且组织致密的Ti-Al非晶复合涂层;涂层最大维氏硬度达5800MPa,约为基体硬度的3倍;利用X射线衍射强度比较法测量涂层中非晶相的相对含量,得出球磨6h时非晶相相对含量为49.53%,12h后相对含量达96.35%。     

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。     

W-Ni-Fe纳米-非晶材料的热稳定性研究

利用XRD，DTA和DSC分析了机械合金化80．7W-13．2Ni-6．1Fe（at％，下同）合金的相变和热稳定性。结果表明：球磨20h和60h的粉末在加热过程中发生不同的相变化。球磨60h粉末在退火过程中除了晶体缺陷和应力释放等过程以外，有明显的非晶晶化和NiW相析出过程。同时，机械合金化可以降低粉末的烧结温度，同未球磨粉末相比，球磨20h和60h的80．7W-13．2Ni-6．1Fe合金液相出现的温度均降低了200℃以上。     

机械合金化制备纳米晶C/Cu复合粉末的研究

将粗铜粉和石墨粉按不同配比混合后进行机械合金化,并对机械合金化粉末的物相、合金化特征、晶粒尺寸进行了分析研究。结果表明,在球磨过程中,随球磨时间延长有越来越多的C原子溶入Cu的晶格,点阵常数随球磨时间和粉末中石墨含量的增加而增加,球磨24h时达到最大值,继续球磨,点阵常数略有降低。机械合金化可以使晶粒细化并产生大量孪晶位错和纳米晶界面,有利于原子扩散形成过饱和固溶体和非晶,C/Cu复合粉末球磨30h后晶粒尺寸可达到22nm。     

Effect of Process Conditions on the Synthesis of TiB2/TiC Nanocomposite Powders by Mechanical Alloying

采用机械合金化的方法利用工业纯Ti粉和B4C粉末合成了TiB2/TiC 纳米复合粉末。结果表明,球磨过程中保护气氛的纯度对合金化过程有着非常重要的影响。在纯氩气保护的情况下球磨5 h,Ti和B4C粉末发生了固相反应,形成了复合TiB2/TiC相,随着球磨时间增加,合成的TiC相的晶粒尺寸减小至10 nm,而TiB2晶粒尺寸略大;如果球磨过程中混入空气,合金化产物中将会出现大量的TiN和TiO     

钼硅混合粉末在机械合金化过程中的结构演变

采用X射线衍射仪（XRD）和差热分析仪（DTA）研究了Mo-67at%Si元素混合粉末在中等强度的机械研磨（合金化）过程中的结构变化过程，结果表明，在中等强度的研磨过程中，β－MoSi2是初生相，且在随后的研磨过程中非晶化；在高研磨强度下生成α－MoSi2的量大于β－MoSi2,且α－MoSi2的含量随研磨时间的增加而增加，差热分析表明亚稳相β－MoSi2随温度的升高会向α－MoSi2转变。