反应球磨技术制备纳米材料

本文综述了反应球磨技术制备纳米材料的研究及应用 ,重点对反应球磨反应机理作了探讨。研究表明球磨过程中引入的高密度缺陷和纳米界面大大促进了自蔓延高温合成 (SHS)反应的进行 ,且反应在纳米态下进行     

高能球磨制备TiB2/TiC纳米复合粉体

研究了通过高能球磨制备TiB2/TiC纳米复合粉体的反应过程和机理,对粉体的显微结构进行了表征。实验结果表明,采用金属Ti和B4C为原料,在球磨过程中,TiC先于TiB2形成。球磨5h后Ti与B4C反应生成TiB2和TiC,在随后的长时间高能球磨过程中TiB2和TiC两相保持稳定。球磨30h后,直径约8nm的TiC纳米粒子分布在100-200nm的TiB2粒子中,形成均匀分布的纳米TiB2/TiC复合粉体。     

高能球磨制备TiB_2/TiC纳米复合粉体

研究了通过高能球磨制备ＴｉＢ２／ＴｉＣ纳米复合粉体的反应过程和机理,对粉体的显微结构进行了表征．实验结果表明,采用金属 Ｔｉ和 Ｂ４Ｃ为原料,在球磨过程中, ＴｉＣ先于 ＴｉＢ２形成．球磨５ｈ后Ｔｉ与Ｂ４Ｃ反应生成ＴｉＢ２和ＴｉＣ,在随后的长时间高能球磨过程中ＴｉＢ２和ＴｉＣ两相保持稳定．球磨 ３０ｈ后,直径约 ８ｎｍ的 ＴｉＣ纳米粒子分布在 １００～２００ ｎｍ的 ＴｉＢ２粒子中,形成均匀分布的纳米ＴｉＢ２／ＴｉＣ复合粉体．     

高能球磨法制备纳米晶Zn铁氧体

用高能球磨法制备了纳米晶Ｚｎ铁氧体。通过样品的Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱及ＸＲＤ谱的测定,研究了纳米晶的形成过程。结果表明：球磨的３ｈα－Ｆｅ２Ｏ３即与ＺｎＯ发生机械化学反应生成Ｚｎ铁氧体,这种反应是通过先形成α－Ｆｅ２Ｏ３－ＺｎＯ固溶体而进行的。制得的纳米晶铁氧体有一定的晶格畸变。     

反应球磨钛与尿素制备氮化钛的反应机理研究

将Ti粉与尿素在室温下进行反应球磨制备了TiN粉末,对球磨不同时间后的粉末进行XRD分析,采用TG-FTIR技术分析了尿素的分解温度与产物,利用TEM及EELS观察和分析了球磨70h粉末的微观形貌、结构及成分. 结果发现,球磨70h合成了纳米TiN粉末,晶粒度为6~7nm,Ti/N原子比约为1.0∶0.6. 经800℃,5h真空退火处理后粉末的XRD谱图表明粉末组成为单相TiN. 在反应球磨过程中,Ti与尿素的分解产物NH₃与HNCO发生反应形成TiN,随球磨时间延长,Ti的缺陷能增大、活性增加,N在Ti中的扩散激活能减小,在球磨作用下N的扩散距离变短,TiN的含量逐渐增加形成晶核并逐渐长大形成纳米晶.     

Cu-Al_2O_3复合粉末颗粒原位生成机制探究

以Cu-Al合金粉末和CuO粉末为原料,采用反应球磨法制备了Cu-Al_2O_3复合粉末。通过扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备,研究了球磨时间对粉末形貌、粒径、物相、晶粒尺寸和内应变的影响,探究了球磨过程中粉末组织的演变过程,揭示了纳米Al_2O_3颗粒的原位生成机制。研究结果表明:反应球磨的最终产物为Cu和Al_2O_3。纳米Al_2O_3颗粒的原位生成是一个受扩散控制的过程,球磨过程中粉末颗粒从椭球状先后变为层片状、等轴状,颗粒粒径先增大后减小,层间距不断减小,粉末晶粒不断细化,内应变逐渐增大,为原子的扩散提供了快速通道。同时,CuO在Cu-Al合金粉末中形成了无数扩散-反应偶,降低了反应激活能,促进了纳米Al_2O_3颗粒的原位生成。     

机械合金化Al-ZnO粉末的固相反应

采用X射线衍射仪、电子扫描和DTA差热分析等手段,研究了在Ar气氛保护下Al-ZnO粉高能球磨过程中发生的机械合金化反应,分析了不同球磨时间对粉体成分、形貌、热稳定性的影响及对生成Al2O3粒子的反应进程和颗粒大小的影响.结果表明,高能球磨是一种有效实现Al-ZnO固相置换反应的方法,经过30 h球磨后,Al-ZnO完全发生机械合金化反应,60h后可获得Zn包覆的纳米级的Al2O3颗粒,置换生成Zn的熔点降低到398℃.     

AZ31镁合金粉末氢气氛下机械球磨的组织演变

在氢气氛下机械球磨AZ31镁合金粉末,利用机械力作用使镁合金粉末与氢气发生反应生成纳米晶MgH2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法观察和分析了镁合金粉末与氢气在球磨过程中的微观组织演变.结果表明:球磨初始阶段粉末颗粒被碾压成扁平状,随着球磨的进行粉末颗粒逐渐细化,球磨至80h,形成粒度1～3μm、晶粒尺寸10nm左右的纳米晶MgH2粉末材料.     

球磨时间对镁碳复合储氢材料结构和性能的影响

采用氢气气氛中高能球磨反应法,制备了40Mg60C镁碳复合储氢材料,研究了球磨时间对材料粒度、晶体结构和放氢性能的影响.结果表明,球磨2h材料的粒度即可达纳米级,约10～20nm,球磨时间再延长,材料团聚程度加重;球磨2h的材料为纳米晶和非晶结构,当球磨时间增加到4h时,材料几乎成为非晶结构;球磨时间4h时,材料储氢量已趋于饱和,最大放氢量为3.15%(质量分数);材料放氢温度随球磨时间的增加而降低,球磨5h材料的初始放氢温度和放氢峰温降为275.18和314.94℃.     

高能球磨对多壁纳米碳管结构及场发射性能的影响

用振动磨进行了铁粉和多壁纳米碳管的混合物共同粉磨的试验研究,用XRD、Raman光谱和HRSEM对球磨不同时间的纳米碳管的形貌、结构及场发射性能进行了测定。结果表明,球磨8h后,部分纳米碳管的封闭端被打开,且被打开的封闭端的数量随球磨时间的增长而增多。场发射测定结果证明,铁微粒的存在可大大改善纳米碳管的场发射性能。     

纳米铝热剂的研究进展

纳米铝热剂具有燃烧效率高、能量释放速率快、安全性能好等特点,在火工品、推进剂等领域有广泛的应用前景。对纳米铝热剂的研究进展进行了综述,主要讨论了固相反应法、抑制反应球磨法、喷雾热分解法、溶胶-凝胶法等制备纳米铝热剂的优缺点,并对这些方法制备的样品性能进行了分析。指出了今后纳米铝热剂制备方法的发展方向及研究重点。     

NiAl／TiB2纳米复合材料的机械合金化合成

ＮｉＡｌ／ＴｉＢ２纳米复合材料可以通过室温球磨元素粉末而合成。其反应生成机理属于爆炸反应生成模式，并包含着两个独立的化学反应，即Ｎｉ＋Ａｌ→ＮｉＡｌ，Ｔｉ＋２Ｂ→ＴｉＢ２。巨大的生成热是反应进行的驱动力。     

机械球磨法在纳米储氢材料制备中的应用

机械球磨法是纳米储氢材料制备和加工的重要方法之一。通过机械球磨法制备的材料具有纳米化、合金化和非晶化等优良特性,储氢材料的动力学和热力学性能得到改善。机械球磨法操作工艺简单、成本低、效率高,使其成为制备纳米储氢材料的理想方法之一。简要介绍了机械球磨法的基本原理,重点阐述了机械球磨法在制备纳米储氢材料方面的应用,并对影响机械球磨效果的主要因素进行了分析。对于机械球磨法在制备纳米储氢材料领域的实际应用具有一定的指导意义。     

高能球磨合成纳米碳包覆α-Al2O3复合粉体

以膨胀石墨和α-Al2O3微粉为原料,采用高能球磨制备了纳米碳包覆的α-Al2O3复合粉体,研究了高能球磨时间和球磨速率对复合粉体物相及形貌的影响。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜对复合粉体的物相、形貌和微观结构进行了表征。结果表明:按膨胀石墨与α-Al2O3质量百分比为1:2,球磨速率为600 r/min,球磨5 h可得到被粒度为20～50 nm碳颗粒包覆的α-Al2O3复合粉体;随着球磨时间延长,石墨(002)晶面特征峰逐渐消失,膨胀石墨中纳米片层会随球磨时间延长不断剥离脱落,并逐渐龟裂成纳米碳颗粒;相同球磨时间下,提高球磨速率可以促进纳米碳颗粒形成,但超过一定速率后纳米碳颗粒粒度不再减少;480 r/min速率球磨5 h未形成纳米碳颗粒包覆复合粉体,600和700 r/min速率球磨5 h后复合粉体形貌基本一致。     

MgNiCu-CrCl3充放氢性能及充氢过程中的“引燃”问题

用机械合金化的方法，通过球磨过程中的吸氧反应，将镁粉、镍粉、铜粉和氯化铬制备成纳米复合物。该纳米复合物具有较好的储氢性能，充氢容量大，充放氢速度快，放氢温度较低。揭示了其快速吸氢的原因，并首次提出了“引燃”的概念，初步研究了充氢过程中出现的引燃现象与温度及球磨时间的关系。上述复合物一般在200℃发生明显的引燃，其温度在几秒中内迅速升高到360-400℃，吸氢量也很快达到重量比5.6%，吸氢过程很快完成。     

碳包铜纳米颗粒在乙二醇水溶液中的分散性研究

以阿拉伯树胶为分散剂,以乙二醇水溶液为分散介质,采用球磨分散法制备了用于直接吸收太阳辐射能的碳包铜纳米悬浮液.通过分光光度法和沉降法研究了分散剂含量、球磨时间及球磨转速等因素对碳包铜纳米悬浮液稳定性的影响,并对其分散机理进行了初步探讨.结果表明:阿拉伯树胶能有效地分散碳包铜纳米颗粒,得到均匀、稳定的碳包铜纳米悬浮液.当阿拉伯树胶的质量分数为0.1%、球磨时间为2h、球磨转速为250r/min时,分散效果最佳.阿拉伯树胶对碳包铜纳米颗粒的稳定分散作用主要是通过空间位阻机制来实现的.     

Ti—Fe二元系在机械合金化过程中的结构转变及纳米晶TiFe储氢合金的制备

研究了Ｔｉ－Ｆｅ和Ｔｉ－Ｆｅ－Ｍｎ纳米晶储氢合金的机械合金化制备，用Ｘ－ｒａｙ衍射分析了Ｔｉ－Ｆｅ和Ｔｉ－Ｆｅ－Ｍｎ在高能球磨的机械合金化过程中的结构变化及获得的ＦｅＴｉ相的晶粒尺寸。此外，还考察了球磨条件包括气氛、球磨机转速等对球磨过程中结构变化的影响。研究结果表明：采用适当的球磨参数并辅以后续热处理，可以制备出不同晶粒尺寸的纳米晶储氢合金，在本研究中获得的ＦｅＴｉ合金的最小平均晶粒尺寸可达１３ｎｍ。     

球磨La2Mg17与Ni复合合金的电化学贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了La2Mg17+200%(质量分数)Ni复合储氢合金,并对不同球磨时间时合金的微观结构和电化学性能进行研究。结果发现,在球磨过程中Ni粉诱导了La-Mg-Ni非晶/纳米晶结构的形成。XRD和HRTEM结果共同表征了球磨80h时,合金中有Ni金属的存在,且XRD衍射峰强度较低,宽化严重,SAD为宽化的多环,表明形成非晶结构。电化学及其反应动力学测试结果发现,不同球磨时间的电化学反应的动力学控制机理是不同的。球磨60和80h后合金中不仅存在La-Mg-Ni非晶相,同时也有催化剂金属Ni,使合金的表面电荷转移反应电阻较小,氢在合金体相内的扩散系数D 和极限电流密度IL均最大,最终导致80h的放电容量为最大值948.3mAh/g。然而,当合金的球磨时间为100和120h时,合金粉化到纳米级,100h的电荷转移反应电阻Rct最大,合金表面电化学反应缓慢,且合金体相内的极限电流密度和氢扩散系数均最小,属于合金电解液表面间的电荷转移和氢向体相内扩散联合控制的过程,必然导致其放电比容量较小。     

高能球磨制备纳米钨粉的主要影响因素分析

采用振动球磨机对粗颗粒金属钨粉进行超细粉碎研究。按L8(2 7)进行正交实验 ,通过正交实验方差分析确定了制备金属纳米钨粉的最佳球磨时间、球磨介质和球料比 ,并确定了各因素对球磨过程的影响程度     

机械球磨制备纳米Fe/卡拉胶复合粉末的研究EI北大核心

在常温常压环境下,采用食品添加剂卡拉胶为助磨剂,用机械球磨方法制备纳米Fe/卡拉胶复合粉末。采用正交试验法对高能球磨制备的复合粉末的工艺参数进行了研究,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试分析手段,对球磨后的复合粉末相结构、组织形貌、颗粒大小的变化进行了研究。结果表明:以卡拉胶为助磨剂机械球磨后的纳米复合粉末粒度小、纯度高、稳定性好;随着球料比增加,粉末颗粒尺寸减小;随着球磨时间的增加,粉末颗粒尺寸减小。