高能机械化学法制备微纳米MoC粉体及涂层磨损试验研究

室温下利用自行设计的高能机械化学球磨机,将钼粉在煤气气氛中通过高能球磨得到了微纳米碳化钼粉体.利用XRD和SEM对制得粉体的物相及粒度分析表明:在球料比为8:1,球磨时间为30 h条件下,得到了微纳米MoC粉体,粉体平均粒度在100 nm以内.将不同比例的微纳米MoC粉体掺入Ni60金属合金喷涂粉.利用等离子喷涂在40Cr钢基体表面形成金属陶瓷涂层.磨损试验表明,用掺入微纳米MoC粉体的喷涂粉喷涂样品表面,样品耐磨性显著提高.     

超微碳化钼涂层的制备及其耐磨性能的研究

以Ni60为粘结金属,在其中分别加入5%(质量分数,下同)、10%和15%的超微碳化钼粉体,利用等离子喷涂方法在40Cr钢基体表面形成热喷涂层。通过对涂层在300 N压力、干磨2 h的试验条件下进行磨损试验,研究了超微碳化钼涂层的耐磨性能。试验结果表明,超微碳化钼粉体的加入显著提高了涂层的耐磨性,并且涂层的耐磨性随碳化钼粉体加入量的增加而提高,其原因主要在于超微碳化钼颗粒在涂层中的弥散强化和自润滑作用。     

高能机械化学法制备亚微米MoC粉体

使用自行设计的高能机械化学球磨机,在室温和煤气气氛下球磨钼粉,得到了亚微米碳化钼粉体.分别利用X射线衍射仪、扫描电镜对制得的粉体进行结构和粒度分析.结果表明,在球料的质量比为8:1的情况下经过30h球磨,可得到六方结构的MoC粉体,粉体平均粒度为100nm.在Mo与煤气的高能机械化学反应过程中,球磨机转速的高低对反应速率有重大影响.     

高能机械化学法制备超微氮化钼粉体

在室温下通过自行设计的高能机械化学球磨机,使钼粉在NH3气氛下经过高能球磨得到超微氮化钼粉体.分别利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对制得的粉体结构和粒度进行分析.结果表明,在球料质量比为8∶1的情况下经过30 h球磨,得到了FCC结构的Mo2N粉体,粉体平均粒度在100 nm以内.机械化学反应过程中,一方面,NH3分子在清洁的钼金属表面的化学吸附起着重要的作用,为球磨过程中由于介质球碰撞所产生的储存于钼粉中的能量(界面能和缺陷能)提供了Mo-N化学吸附向氮化钼转变所需的激活能.另一方面,钼粉晶粒细化改变了Mo原子表面电子的不饱和性,从而促进了Mo与N的键合作用.在Mo与NH3的高能机械化学反应过程中,球磨转速的高低对整个反应的速度起决定性作用.     

高能机械化学法制备微纳米氮化钼粉体的研究

利用自行设计的高能机械化学球磨机直接使Mo和NH3球磨反应形成了微纳米Mo2N粉体。在球磨过程中，粉体细化和氮化反应同时进行并完成。球磨30h后，Mo2N生成率接近90％，粉体平均粒度在100nm以内。从机理上进一步进行了探讨，并给出了微纳米氮化钼形成的机理模型。     

高能球磨制备NiCr-Cr_2O_3-BaF_2/CaF_2复合粉末及其爆炸喷涂层的性能

为了制备高性能复合涂层,以70%NiCr、20%Cr2O3及10%BaF2/CaF2为原料,采用高能球磨方法制备了复合粉体,并通过特定的爆炸喷涂工艺制得复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等对球磨后粉体和喷涂层的微观形貌、组织结构、成分及物相组成进行了分析。根据HB5143-96测定了爆炸喷涂复合涂层与基体间的结合强度。结果表明:随球磨时间的延长,粉体球形化程度逐步加大,颗粒尺寸逐步减小,粒度分布趋于集中,颗粒成分及结构均匀性逐步提高;当球磨11h后,粉体中的BaF2和CaF2固溶于NiCr合金,Cr2O3颗粒在NiCr基体内部镶嵌;通过爆炸喷涂将球磨粉喷涂在不锈钢基体上,其涂层微观组织均匀致密,显微硬度Hv为578,涂层与基体结合强度为67MPa,综合性能优于混合粉喷涂层。     

机械合金化制备铜石墨复合粉体的研究

以铜粉和碳粉为原料,按C-5%.Cu和C-8%.Cu配比分别高能球磨8 h,24 h,40 h。在H_2气氛下以300℃保温3 h对复合粉末进行退火处理。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段对铜石墨机械合金化(MA)混合粉体微观组织结构进行分析。结果表明:铜-碳复合粉体在常温下高能球磨可得到Cu(C)亚稳态过饱和固溶体。随着球磨时间的延长,粉末粒度逐渐减小,为5~10μm。复合粉末中铜的衍射峰不断降低且宽化,并向低角区有微小偏移,碳的衍射峰也在逐渐降低。     

M42高速钢粉末球磨工艺优化及其SPS烧结

利用高能球磨法制备了不同粒度的M42高速钢粉末,并对其进行了放电等离子烧结(SPS)。测试了粉末粒度分布,观察了粉末及其烧结试样的形貌,探讨了高能球磨M42高速钢粉体的球磨行为特征及烧结试样的显微组织与性能。结果表明:在球料比7∶1下,随球磨时间增加,粉末细化速率先快后慢,48h后趋于平缓,且粉末的团聚不断加剧;球磨48h的粉末经在温度970℃、压力70MPa下保持10min SPS烧结的M42粉末高速钢相对密度为98.99%,热处理硬度为67.4HRC;随粉末粒度的减小,其碳化物更加细小、均匀,由于粉末的团聚化,其相对密度不断降低,而粒度对硬度的影响不大。     

机械力化学法制备YAG粉体的研究

采用机械力化学法制备YAG粉体,探讨分散剂添加量、球磨时间和矿化剂的用量对反应的影响,并对烧结产物的性能进行研究。结果表明:分散剂加入量不宜过多,最佳用量为每50 g原料混合物加入10mL分散剂;随球磨时间的延长,样品平均粒度先减小再增大,得到最佳粒径的球磨时间为60min;分别加入矿化剂5.53%(质量分数,下同)AlF3和5.55%(质量分数,下同)NH4F时,完全生成了纯相的YAG;采用矿化剂AlF3制备的YAG粉体的烧结活性优于加入NH4F制备的YAG粉体。     

球磨参数对机械合金化制备Al_2O_3/Mo_5Si_3复合粉体特性的影响

以MoO3粉、Mo粉、Si粉及Al粉为原料,采用机械化学还原法制备了Al2O3/Mo5Si3复合粉体。利用XRD、SEM等对复合粉体在球磨过程中的物相转变和形貌进行表征,并对球磨参数对机械合金化过程的影响进行探讨。结果表明,原料粉体球磨10 h后转变为Al2O3/Mo5Si3复合粉体,反应较完全。随球磨时间延长,复合粉体细小均化,粉体粒度较小,球磨20h后粉体粒度在3~5μm之间,随球磨转速的提高,球磨时间延长,球磨提供能量提高,反应开始时间变短。     

球磨电瓷废料制备透水砖粉体原料

研究了球磨工艺对电瓷废料球磨效率的影响,并以电瓷废料球磨粉体为原料制备了透水砖。结果表明：电瓷废料粉体的粒度随球磨时间的延长而逐渐减小,随着球磨转速的增加呈现先减小后增大的趋势,表明球磨效率先提高后降低。由于电瓷废料硬度高,随着大球磨球比例的增加,粉体粒度减小;当中球比例降低后,球磨粉体粒度又随大球比例的增加而增大。当装料量小于35%时,电瓷废料粉体的粒度逐渐上升,球磨效率逐渐降低;当装料量大于35%后,电瓷废料粉体的粒度上升速度加快,球磨效率迅速降低。通过优化电瓷废料球磨工艺并综合考虑透水砖性能,确定球磨时间为20 h、球磨转速为140 r·min^-1、瓷球大、中、小级配比为5:3:2、装料量为35%较为合适,球磨后电瓷废料粉体的中位径为4.1μm,筛余量为15%。以电瓷废料球磨粉体为主要原料制备透水砖,获得了抗压强度6.1 MPa、透水系数0.028 cm·s^-1的透水砖。     

球磨时间对钨粉粒度分布及形貌影响

通过改变球磨时间,获得不同粒度分布的钨粉颗粒,分析球磨时间对钨粉粒度分布和形貌特征的影响,提高粒度分布在目标区间（5～11 μm）的钨粉颗粒体积分数。结果表明,球磨的前2 h对原料中大颗粒钨粉的影响较大,钨粉颗粒最大粒径由134 μm迅速下降到20 μm左右。随着球磨时间的增加,钨粉粒度分布指标减缓下降,除粒径变小外,颗粒形貌基本无变化,但是在球磨10 h后开始出现团聚现象。综合分析可知,球磨时间的改变对钨粉粒度分布指标影响较大,球磨时间为8 h时,可获得粒度分布最窄的钨粉颗粒,在目标区间的钨粉颗粒体积分数达到75%。     

粉末冶金制备的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料的组织与性能研究

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的不含Al、V等有毒元素的口钛合金基体的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料。研究了不同机械球磨时间球磨的Ti35Nb2．5Sn5HA粉末以及用这几种粉末烧结制备的样品微观组织和显微硬度变化,球磨时间对烧结复合材料的微观组织和性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,Ti35Nb2．5Sn5HA粉末的颗粒尺寸逐渐减小,Nh和Sn开始与Ti发生固溶,形成Ti的过饱和固溶体,而且α-Ti也开始向β-Ti转化。当球磨时间达到12h,球磨粉末中α-Ti完全转化为β-Ti,粉末颗粒的平均尺寸为500nm左右。12h球磨的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒尺寸,晶粒平均尺寸为200nm,这种复合材料的维氏显微硬度可以达到10187．3MPa。     

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。     

球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

高能球磨对新型TiC钢结硬质合金组织和性能影响的研究

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu-0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对不同球磨时间粉末的形貌和粒度进行观察,测定了烧结后合金的密度、硬度和抗弯强度,并对其组织结构进行了分析.结果表明：球磨初期,粉末粒度迅速减小,粉末出现片状形貌,随着球磨时间增加,粉末粒度减小速度变缓,最后趋于稳定,片状形貌逐渐消失,不规则球形形貌增多.球磨过程中,Fe与其它添加元素（C、Mo、Cu）发生合金化反应.在一定时间内,随着球磨时间的增加,混合粉末成分均匀性增加,合金的密度、硬度和抗弯强度也明显提高.     

球磨工艺对Al2O3/Mo复合材料组织的影响

针对原位自生Al2O3增强钼基复合材料晶粒较大的问题,采用溶胶-凝胶与高能球磨相结合的方法细化复合材料晶粒,并利用SEM、XRD对不同球磨工艺所制备Al2O3/Mo复合粉末及复合材料的组织进行了观察和分析。结果表明:随着球磨时间的延长,Al2O3/Mo复合粉末颗粒由球状变为层片状再成为细小的球状,颗粒大小由约1.5μm细化为约500nm,其中的钼晶粒不断细化;高球料比所得粉末的分散性和破碎细化程度较好;转速提高使得粉末颗粒的尺寸均匀程度降低,且伴有结块现象,不利于粉末的细化。在球料比5∶1、转速300r/min、球磨时间60h条件下获得的复合粉末,经压坯烧结可制备出Al2O3颗粒为纳米级的钼基复合材料。     

W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉的制备

采用行星式高能球磨机制备W-Ni-Fe高比重合金纳米晶预合金粉,研究了不同的球磨介质（研磨球）包括硬质合金球、不锈钢球、钨球和球料比以及不同的保护气氛N₂、Ar等对球磨后粉末性能的影响。采用XRD分析了粉末相变化、晶块尺寸和晶格畸变。采用SEM和EDX对球磨后粉末形貌和颗粒成分进行分析。