機(jī)械合金化及其在新材料開發(fā)研制中的應(yīng)用(ppt34頁)-文庫吧在線文庫
【正文】 應(yīng)的主要原因。近年來用高能球磨將元素或氧化物顆粒彌散分布于 Cu基體中，已成功地制備出保持高熱導(dǎo)、高電導(dǎo)性能的高強(qiáng)度 Cu基合金，如 CuMo、Cu/Al2O Cu/ZrO2等。開發(fā)航空航天、化工及汽車工業(yè)中用于耐高溫、抗氧化、耐腐蝕的惡劣環(huán)境下的輕質(zhì)新型結(jié)構(gòu)材料，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，高能球磨技術(shù)將顯示巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。 六、機(jī)械合金化的前景 高能球磨技術(shù)作為開發(fā)應(yīng)用新材料的有力工具 ，徹底打破了傳統(tǒng)的冶煉生產(chǎn)合金的方法 ， 并可制備傳統(tǒng)冶煉及快速凝固方法都難以合成的 、 具有一系列獨(dú)特性能的各種新型合金 ， 而且成本低 ， 產(chǎn)量大 ， 工藝周期短 。而高能球磨機(jī)械合金化法是近年來出現(xiàn)的一種新的制備合金的方法，特別適用于 MgNi合金的制備，而且該法制備的合金電極電化學(xué)性能特別優(yōu)異，容量大、活性高。近期的研究表明高能球磨不單導(dǎo)致固態(tài)合成反應(yīng)和固態(tài)還原反應(yīng)的發(fā)生，還可發(fā)生固態(tài)復(fù)合反應(yīng)，從而使其做為制備原位生成復(fù)合材料的一種反應(yīng)合成方法成為可能，而且具備較大的靈活性。高能球磨為 TiAl性能的改善提供了一個(gè)新的途徑。由于在非晶 TiAl基體中良好的粘性流動(dòng)，燒結(jié)體完全致密，最大硬度 (25%FSZ/TiAl處 )達(dá) 1016Hv。 采用高能球磨技術(shù)可同時(shí)獲得高強(qiáng)度及高抗蝕性 。 四、機(jī)械合金化結(jié)構(gòu)材料開發(fā) ? 彌散強(qiáng)化高溫合金 高能球磨技術(shù)最初主要用于制備氧化物彌散強(qiáng)化 (ODS)的 Ni基高溫合金。 ? 將間接測(cè)量和模型計(jì)算結(jié)合起來，建立粉末碰撞溫升和工藝條件的關(guān)系，并通過組織結(jié)構(gòu)分析予以證實(shí)，從而為探索高能球磨固態(tài)反應(yīng)機(jī)制奠定一定的基礎(chǔ)。早期的觀點(diǎn)認(rèn)為，粉末與磨球碰撞時(shí)的嚴(yán)重塑性變形引起粉末的局部溫度升高導(dǎo)致表面薄層熔化，而其后的冷卻引起快速凝固。我們系統(tǒng)地研究了高能球磨后氧化鋁的細(xì)化過程和產(chǎn)生的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。隨 Al含量增加，反應(yīng)產(chǎn)物依次為納米晶的Cu和 Al2O Cu9Al4和 Al2O CuAl2和 Al2O3及 Al(Cu)固溶體和 Al2O3復(fù)合顆粒。為用其制備新材料打開了新思路。用其它幾種金屬作為還原劑與氧化物或氯化物一起研磨也發(fā)生了類似的還原反應(yīng)。上式把晶化的兩個(gè)條件聯(lián)系在一起，并給出定量判據(jù)。 固態(tài)反應(yīng) （一）固態(tài)合成反應(yīng) 合成反應(yīng)一般指由兩種或兩種以上純組元生成一種不同于反應(yīng)組元的新產(chǎn)物的反應(yīng)。其中有 Nb50Al50、Nb75Ge25， Nb75Ge25在研磨時(shí)首先形成 A15結(jié)構(gòu)的 Nb3Ge化合物，繼續(xù)研磨才轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷?。此外高能球磨制備的非晶粉末，?jīng)過低溫高壓成型后，可制備大塊非晶合金材料；更為有利的是高能球磨設(shè)備簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，得到的非晶粉末易于成形，為生產(chǎn)大塊非晶材料提供了一條新途徑。 對(duì)于混合熱為正的體系，高能球磨亦可形成過飽和固溶體。 目前該設(shè)備在科研工作中發(fā)揮著重要作用。 ? 可合成制備常規(guī)方法無法得到的合金 ， 特別是不互溶體系合金 、 熔點(diǎn)差別大的合金 、 比重相差大的合金及蒸汽壓相差較大的合金等難熔合金的制備 。它有一垂直的中心軸，裝在中心軸上以一定速度旋轉(zhuǎn)的攪動(dòng)器驅(qū)動(dòng)鋼球，賦予了鋼球能量。 原材料可以是元素粉末 、 元素與合金粉末和金屬間化合物 、氧化物粉末等的混合物 。機(jī)械合金化及其在新材料開發(fā)研制中的應(yīng)用 機(jī)械合金化及其在新材料開發(fā)研制中的應(yīng)用 ? 機(jī)械合金化歷史 ? 機(jī)械合金化技術(shù)簡(jiǎn)介 ? 機(jī)械合金化材料研發(fā)中的理論研究 ? 機(jī)械合金化結(jié)構(gòu)材料開發(fā) ? 機(jī)械合金化功能材料開發(fā) ? 機(jī)械合金化的前景 一、機(jī)械合金化歷史 機(jī)械合金化 (Mechanical Alloying), 也稱為高能球磨 (Highenergy Ball Milling)技術(shù) ， 是 70年代初由美國國際鎳公司 (INCO)開發(fā)的，最初是用于研制氧化物彌散強(qiáng)化的鎳基超合金。 磨球一般采用軸承鋼球 。球磨機(jī)應(yīng)能保持密封，有時(shí)還需在保護(hù)氣氛（如 Ar、 N2）下進(jìn)行高能球磨。 ? 根據(jù)需要 ， 制備的合金粉末既可作為最終產(chǎn)品使用 ， 也可利用成熟的粉末冶金成型工藝制備塊體產(chǎn)品材料 。 三、高能球磨材料研發(fā)中 的理論研究 ? 超飽和固溶 ? 非晶化機(jī)理 ? 固態(tài)反應(yīng) ? 機(jī)械力活化 ? 球磨過程中溫度效應(yīng) 超飽和固溶 ? 高能球磨不但可制備固溶體而且可制備過飽和固溶體。 Shingu等人報(bào)導(dǎo)了 Ag59at%Fe、 Cu30at%Fe高能球磨均形成單一面心立方結(jié)構(gòu)，后來Chenishi等人用電子衍射和 Mossbauer試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，研磨后所獲得的是原子尺度互溶的單一面心立方結(jié)構(gòu) ]，但未給予充分解釋，只是說明研磨促使互溶。 ? 機(jī)械研磨非晶化的局部熔池激冷觀點(diǎn) 認(rèn)為在球磨時(shí)粉末受到磨球的高速撞擊和摩擦，粉末粒子會(huì)發(fā)生局部熔化，與粉末熔池相比，磨球的溫度低且體積巨大，熔池又被球體快速激冷導(dǎo)致非晶化 Schwarz、 Eckert等人的計(jì)算均否定了發(fā)生熔化的可能性。Jang和 Koch研磨單一 Ni3Al金屬間化合物時(shí)也得到了非晶，隨研磨進(jìn)行，從微觀上經(jīng)歷了從L12→fcc→ 非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，他們認(rèn)為研磨過程中引入的缺陷，特別是界面在晶體向非晶轉(zhuǎn)變過程起了重要作用。依據(jù)反應(yīng)的不同結(jié)果 ,有合成固溶體、合成非晶合金、合成金屬間化合物之分；通過高能球磨可以制備中間相與化合物。 ? AlCu與 AlFe系固態(tài)合成反應(yīng)研究 Al50at%Cu混合物粉末在研磨過程中首先發(fā)生 Al、 Cu的強(qiáng)制互溶 ， 形成納米晶過飽和固溶體 ， 而后發(fā)生固態(tài)反應(yīng) ， 形成納米晶金屬間化合物 。 表 1 1 利用高能球磨進(jìn)行的固態(tài)還原反應(yīng) 還原反應(yīng) －Δ H0 (KJ/mol) Tad (K) CuO+Ca → Cu+CaO 475 4716 2CuO+Ti → Cu+TiO 2 633 4175 CuO+Ni → Cu+NiO 83 1288 4CuO+3Fe → 4Cu+Fe 3O 4 502 1668 3CuO+2Al → 3Cu+Al 2O 3 1197 5151 2ZnO+Ti → 2Zn+TiO 2 249 1982 ZnO+Ca → Zn+CaO 283 2242 TiCl 4+2Mg → Ti+2MgO 447 3V 2O 5+10Al → 6V+5Al 2O 3 3653 4037 CdO+Ca → Cd+CaO 3678 ZrCl 4+2Mg
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