機(jī)械合金化及其在新材料開發(fā)研制中的應(yīng)用(ppt34頁)-資料下載頁
2025-01-27 00:01本頁面
【正文】 用的熱障涂層和金屬 /陶瓷粘結(jié)材料。日本學(xué)者木村 博提出了一種制作梯度功能材料的新方法－高能球磨 /等離子體燒結(jié)法。先用高能球磨制備出高質(zhì)量的 TiAl非晶粉末，再在一定的外加應(yīng)力和溫度梯度下，將 FSZ(Fully Stablized ZrO2)和 TiAl非晶粉末進(jìn)行等離子體燒結(jié)。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。 ? 金屬間化合物 金屬間化合物的缺點(diǎn)是室溫塑性過低 ， 使其應(yīng)用受到限制 。 晶粒細(xì)化是提高任何金屬間化合物塑性的有效方法 。 利用高能球磨制備金屬間化合物 ， 使其具有超細(xì)組織 ， 甚至達(dá)納米晶 ， 可望克服室溫塑性差 ， 改善室溫加工性能 。 在極細(xì)的晶粒下 ， 某些金屬間化合物可以超塑性成型 ， 當(dāng)要求高溫強(qiáng)度時(shí) ， 可在成型后通過熱處理使晶粒長大 。 AlTi系合金在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它的純組元熔點(diǎn)相差很大，用高能球磨制備比熔煉法更優(yōu)越。最近德國學(xué)者則針對(duì) TiAl金屬間化合物的實(shí)用目標(biāo)，采用高能球磨和熱等靜壓研制了完全致密的 TiAl金屬間化合物。 一綜述性文獻(xiàn)中指出，已有通過高能球磨技術(shù)使 TiAl合金試樣的室溫延性達(dá) 5%。高能球磨為 TiAl性能的改善提供了一個(gè)新的途徑?？梢姡瑧?yīng)用高能球磨技術(shù)將有可能使 TiAl系金屬間化合物盡早走向?qū)嵱没? ? 原位生成納米晶復(fù)合結(jié)構(gòu)材料 ? 納米晶金屬和合金是近年來發(fā)展起來的一種新型材料 ,是當(dāng)今材料研究領(lǐng)域中的一大熱點(diǎn) ， 一般采用原子沉積法制備納米晶材料由于其晶粒尺寸極小 ， 界面組分占很大比重 ，因而導(dǎo)致一系列特異的光 、 電 、 熱和磁學(xué)及力學(xué)性能 。 近年來的研究表明 ， 可通過高能球磨合成納米晶粉末 ， 其形成納米相通常是由很多納米晶粒組成的具有微米量級(jí)直徑的顆粒 。 ? 作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用 ， 將納米晶粉末制備成塊體材料時(shí) ， 首先遇到納米晶材料的組織長大問題 。 有限的研究報(bào)導(dǎo)中采用熱軋或高壓熱固化技術(shù)對(duì)球磨生產(chǎn)的粉末進(jìn)行加工 ，已制備出 TiAlNb系及 Al3Fe金屬間化合物的塊狀納米晶材料 ， 熱加工后晶粒尺寸有所增加 ， 其塊材的維氏硬度分別高達(dá) 521及 460Kg/m2,表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能 。 其次 ， 納米晶材料由于是一非平衡態(tài)材料 ， 其在使用過程中 ， 特別是在高溫條件下使用 ， 也存在組織的穩(wěn)定性問題 ， 即如何使其優(yōu)異的力學(xué)性能不會(huì)在使用過程中喪失 。 ?一個(gè)可能的解決辦法是采用復(fù)合納米晶組織。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。一個(gè)主要研究思路就是利用高能球磨工藝制備固態(tài)原位反應(yīng)生成的納米晶塊體復(fù)合材料，以圖一舉解決其制備和應(yīng)用中的組織穩(wěn)定性問題 五、機(jī)械合金化功能材料開發(fā) ? 高能球磨碳熱還原低成本超細(xì) AlN陶瓷 用機(jī)械力活化法合成了納米晶氮化鋁，與通常氧化鋁碳熱還原反應(yīng)合成法氮化鋁工藝相比，氮化鋁合成溫度大幅度降低，由 1650℃ 以上降低至 1300℃ ，反應(yīng)時(shí)間縮短，由常用的 6～ 8h縮短到 3h。研究了高能球磨對(duì)氧化鋁碳熱還原反應(yīng)的影響。發(fā)現(xiàn)：氧化鋁經(jīng)高能球磨活化后，碳熱還原反應(yīng)得到促進(jìn)，氮化鋁的開始生成溫度下降，如氧化鋁經(jīng)高能球磨活化 40h，碳熱還原反應(yīng)合成氮化鋁在1100℃ 就可開始，在 1300℃ 反應(yīng)就可進(jìn)行完全。認(rèn)為球磨造成的晶粒細(xì)化及由顯微應(yīng)變代表的晶格的不規(guī)則化是球磨活化促進(jìn)碳熱還原反應(yīng)的主要原因。 1100 1200 1300 1400 1500 16000 . 00 . 20 . 40 . 60 . 81 . 0氮化鋁生成量（wt%)反應(yīng)溫度（℃） 球磨粉 原始粉0 1 2 3 4 5 60 . 00 . 20 . 40 . 60 . 81 . 0氮化鋁生成量（wt%）反 應(yīng) 時(shí) 間 （ h ） 球磨粉 原始粉? 大容量 MgNi儲(chǔ)氫合金 從合成制備方法看， MgNi合金的制備方法有三種：高溫熔煉法、固相擴(kuò)散法、機(jī)械合金化法。熔煉法由于 Mg、 Ni的熔點(diǎn)和蒸汽壓相差較大比較困難，而且熔煉所得的合金組織粗大，活化性很低，放電容量很小。固相擴(kuò)散法比熔煉法要求的條件溫和，制備樣品活性高。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。 ? 具有高溫強(qiáng)度的高導(dǎo)電銅基合金 具有高電導(dǎo)和／或高熱導(dǎo)的 Cu基合金已在光學(xué)及電學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域還需要一定的高溫強(qiáng)度或高溫抗軟化性能。 通常用鍛造＋熱處理方法來制備 CuCr和 CuZr合金。但是用通常的方法卻不易將氧化物顆粒彌散于 Cu基體中。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。高能球磨既可控制基體成份、又可控制氧化物彌散體的分散度，并集氧化物彌散強(qiáng)化及溶質(zhì)強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)于一體。由高能球磨制備的 Cu/ZrO2復(fù)合材料， ZrO2顆粒間距細(xì)至 100nm之內(nèi)，尺寸為 2050nm的 ZrO2顆?？捎行У刈柚购辖鹪诩訜徇^程中的晶粒長大，從而可穩(wěn)定諸如晶界和位錯(cuò)等缺陷，具有相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度。 為進(jìn)一步提高強(qiáng)度和導(dǎo)電性，我們正在開展原位生成導(dǎo)電強(qiáng)化相 Mo2Si增強(qiáng)的 Cu基復(fù)合材料。 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 。 通過隨后的熱處理或熱固化工藝還可獲得一系列大塊穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)材料 ， 工業(yè)化生產(chǎn)前景十分誘人 。 今后除應(yīng)繼續(xù)大力加強(qiáng)高能球磨基礎(chǔ)理論研究，拓寬其研究范圍外，更應(yīng)充分利用高能球磨技術(shù)開發(fā)實(shí)用新型材料。高能球磨制備的彌散強(qiáng)化高溫合金和高比強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料作為商用材料已廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的諸多部件上。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)。 謝謝大家 演講完畢，謝謝觀看！
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