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W-Ni-Fe纳米复合粉的制备及结构研究

W,Ni,Fe粉末按照91.16W6．56Ni2.26Fe和95W5Ni的成分配比进行了机械合金化(MA)．通过调整球磨转速、球磨时间等工艺参数研究了其对粉末结构的影响,并对机械合金化粉末的物相、合金化特性、晶粒尺寸、点阵畸变及粉末形貌和颗粒度作了测定和分析讨论.机械合金化使晶粒细化并产生孪晶和位错．有利于原子扩散形成过饱和固溶体和非晶；高的球磨能有利于形成非晶相、晶粒细化和点阵畸变，350r／min球磨20h后晶粒尺寸可达25nm；输入的球磨能不同．粉末粒度的变化路径不同，但都会经历长大，变小和稳定三个不同阶段.     

MA制备93W-4．9Ni-2．1Fe超细预合金粉末的烧结特性研究

为了改善93W-4．9Ni-2．1Fe合金的力学性能，对MA制备93W-4．9Ni-2．1Fe超细预合金粉末的烧结特性进行了研究。采用比表面吸附法测算了预合金粉末粒度，用X射线衍射仪对粉末晶粒尺寸进行测算，扫描电镜观察球磨粉末和试样拉伸断口的形貌，用金相显微镜对试样显微组织进行观察。结果表明：球磨50h后可得到粒度为0．29gm、晶粒尺寸为25．5nm、各元素分布均匀的超细93W-4．9Ni-2．1Fe预合金粉末：球磨50h的预合金粉末在1480℃烧结90min压坯，钨晶粒呈球形或近球形；合金抗拉强度、延伸率和相对密度分别为1025．4MPa，26．47％和99．45％，合金呈钨晶粒的穿晶解理断裂和粘结相的延性撕裂。     

W-Ni-Fe系机械合金化过程中的相变及热力学和动力学研究

W,Ni,Fe粉末按照91.16W6.56Ni2.28Fe的成分配比进行机械合金化(MA)。用XRD确定物相,用TEM(JEM-2000CX型)观察微观形貌和显微结构。并对机械合金化粉末的物相、颗粒尺寸、晶格畸变作了分析讨论。MA可以使W-Ni-Fe系形成纳米晶超饱和固溶体和非晶。参照Miedema半经验理论模型,计算了该合金系的相变驱动力,热力学分析指出该合金系不存在发生非晶化反应的化学驱动力。应用固态反应模型解释了MA过程非晶形成的热力学可能性,在MA过程中,非晶的形成并不绝对要求体系ΔHmix<<0和DB>>DA     

高能球磨合成W—Ni—Fe纳米复合粉末特性

采用X衍射、BET氮吸附法和DTA差热分析方法对球磨后的90W-7Ni-3Fe(质量百分数）纳米复合粉的组织结构变化、表面特性和热稳定性进行了系统的研究。XRD和DTA的分析结果表明：球磨可以生成纳米复合粉,晶粒内部产生很大的晶格畸变,同时球磨产生的密度和缺陷使原子扩散加快,形成超饱和固溶体、非晶和扩大W在粘结相中的溶解度,BET氮吸附结果证明了球磨使粉末产生微孔,比表面、中孔表面和孔径降低。     

高能球磨Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5合金非晶化研究

采用机械合金化(MA)制备出Ti_(55.5)Cu_(18.5)Ni_(17.5)Al_(8.5)非晶粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪、扫描电镜、透射电镜等研究了不同球磨时间粉末的微观形貌以及非晶化行为,探讨了非晶化对合金硬度的影响。结果表明,首先随着球磨时间的增加,微观组织的演变规律是合金晶粒逐渐变小,出现纳米晶化合物;随后纳米晶化合物内部发生局部结构长程无序化,纳米晶化合物分割成更为细小的纳米晶;最终纳米晶颗粒完全非晶化。从原子尺度证明了非晶化的主要原因是高能球磨过程中发生了剧烈塑性变形,形成了高密度位错以及严重的晶格畸变,最终导致原子长程无序化从而形成非晶。球磨引起加工硬化和非晶晶化,使得球磨后的合金粉末硬度显著增加。     

90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末的瞬时液相强化烧结特征

采用机械合金化(MA)制备了晶粒尺寸为8～18 nm的90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末(MA粉末).将粉末注射成形,在1 480～1 500℃经3～5 min瞬时液相烧结.结果表明,采用瞬时液相强化烧结可以得到W晶粒为3～8 μm近全致密的细晶钨合金,显微组织为细小的球形W晶粒均匀地连续分布在纤维状粘结相中,烧结坯具有好的拉抻性能.长时间的传统液相烧结使球状W晶粒迅速粗化,而且密度和强度下降,但延伸率反而增加.在MA粉末中添加微量Y2O3后采用瞬时液相烧结,可以使合金抗拉强度提高到1 055 MPa,延伸率提高到16.5%.     

纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉的制备

采用高能球磨法制备纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉，研究了不同的球磨材质包括硬质合金球(CCB)、钨球(TAB)和球磨转速、球料比及球磨时间等条件对球磨后粉末性能的影响。利用XRD，TEM和EDX分析球磨后粉末的晶粒尺寸、晶格畸变、形貌、结构变化及颗粒成分变化。结果表明：高能球磨法可制得10nm～80nm的W粉和W-Ni-Fe预合金粉，纳米级颗粒含量达80％以上。相同材质的钨球制得的纳米粉末综合性能较好。球磨过程中，粉末保持颗粒状结构，纳米级粉末颗粒形状最终趋于等轴化。     

W-Cu纳米复合前驱体粉末的机械合金化制备

采用机械合金化（MA）工艺，以W-25％CuO为原料，球磨参数设置为：球料比20：1、球磨转速500r／min，球磨时间范围1-40h，采用球磨20min、空气冷却30min的循环球磨方式。对不同球磨时间条件下制备的粉末进行了x射线衍射和透射电镜分析。结果表明，通过MA工艺可在较短时间内（lh）获得W-Cu纳米晶粉末，球磨时粉体中的CuO发生了还原，部分W被氧化成WOx（x=2～3），球磨后w粉的平均晶粒尺寸为12．5nm左右，最小晶粒5～6nm；W粉颗粒的最终形态为球形，并被Cu所包覆。     

高能球磨制备Tb_4O_7-TiO_2纳米复合粉末的研究

通过高能球磨技术制备了Tb_4O_7-18Ti O_2(质量分数,%)纳米尺度复合粉末。采用激光粒度测试仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对不同球磨时间的混合粉末的微观形貌组织、颗粒与晶粒大小以及晶格畸变量等进行了研究与表征。结果表明,混合粉末经过高能球磨后其颗粒与晶粒尺寸均达到了纳米级,组织均匀。Tb_4O_7相的X射线衍射峰随球磨时间的增加逐渐宽化且向大角度偏移;Ti O_2相衍射峰强度逐渐降低,在球磨4 h后消失。随球磨时间的增加,颗粒和晶粒的平均尺寸减小,球磨初期减小很快,球磨后期减小缓慢,最后趋于一个稳定值。96 h球磨后颗粒和晶粒的平均尺寸分别为200和95 nm,晶格畸变量达到1.35%。同时探讨了TiO_2相固溶和纳米晶形成原因以及微观组织演变的机制。     

AMORPHIZATION TRANSFORMATION BY MECHANICAL ALLOYING IN THE Mo-Si SYSTEM

1.IntroductionInrecelltyears,MoSiZhasattractedconsiderableattentionasapotentialhigh-temperaturestructuralmaterial.Thecombinationofhighmeltingpoint(2030"C),moderatedensity(6.24gcm--'),excellentoxidationresistance,andhighmodulusatelevatedtemperaturemakesMoSiZoneofthemostpromisingmatrixphasetobeusedattemperaturesupto1600oC[l].Anothermolybdenumsilicide,Mo5Si3,hasbeenproposedasapotentialreinforcementforMoSt,[1,2].AmongawidevarietyofprocessingtechniquesutilizedtosynthesizeMoSt2,mechanicalalloy…     

Formation of crystalline and amorphous solid solutions of W–Ni–Fe powder during mechanical alloying

The tungsten heavy alloy with the composition of 76.6W–17.3Ni–6.1Fe in atom percent was mechanically alloyed (MA) from the elemental powders of W, Ni and Fe. Nanocrystalline supersaturated solid solutions and amorphous phase were obtained during MA. Phase evolution, grain size and lattice distortion of these powders were determined and discussed. A thermodynamic model was developed based on semi-experimental theory of Miedema to calculate the driving force for phase evolution. The thermodynamic analysis showed that there is no chemical driving force to form the solid solution and the amorphous phase. The effect of the work of milling on the amorphization during MA was discussed and the model of multilayer amorphization during MA was applied to illustrate the feasibility of amorphization of powder with neither ΔH_mix0 nor D_BD_A. The driving force for amorphization is provided not by the negative heat of mixing or the stored energy in the grain boundaries but by the sharp concentration gradients in this system. Amorphization is mechanically driven and not by the negative heat of mixing. Crystallization is suppressed by sharp concentration gradients.     

机械合金化制备铜碳过饱和固溶体

采用机械合金化方法制备Cu-4wt%C过饱和固溶体,通过SEM和XRD分析研究了机械合金化中Cu-C复合粉末的形貌变化及碳在铜中的固溶度扩展问题.结果表明,机械合金化过程中Cu粉和C粉形成了层状复合粉末;随着球磨时间的增加,C的衍射峰逐渐消失,Cu的衍射峰逐渐宽化,并且位置发生偏移;球磨24h后,C原子固溶到Cu中,Cu的点阵常数达到0.3620nm,晶格膨胀了0.15%.     

Mechanical alloying and magnetic saturation of tungsten–nickel powders

Alloying mechanism and magnetic saturation of tungsten and W-40 wt.% Ni milled powders were investigated using XRD, SEM and saturation magnetisation techniques. Mechanical alloying was proceeded by deformation of FCC Ni toward FCT phase and BCC to BCT in W, hence formation of supersaturated tetragonal Ni(W) solid solution. Milling of pure W yielded a product comprised of magnetic BCT and non-magnetic nanocrystalline BCC W powders. The magnetic saturation of W increased at the early milling stage and decreased later due to the transition of the BCC W structure toward anisotropic close packed crystal structure and formation of nanograins with high specific surface. Magnetic saturation of W–Ni powders decreased with milling time but increased after forming a metastable tetragonal solid solution.     

钼-钴-硅混合粉末的机械合金化研究

采用X射线衍射、扫描电镜及透射电镜研究了配比为Mo5-xCoxSi3(x=0．5，l，2)的混合粉末的机械球磨行为。结果表明：随球磨时间延长，混合粉末中首先形成Co，Si在Mo中的过饱和固溶体Mo(Co，Si)，高能球磨大大扩展了硅和钴在钼中的固溶度。进一步延长球磨时间，过饱和固溶体转变成为非晶。在球磨过程中，Mo(Co，Si)的晶粒不断细化，球磨至40h，晶粒尺寸约为8nm。球磨初期，内应力急剧增加。随球磨时间延长，混合粉末的颗粒尺寸增大，40h后，逐渐减小，且形状球化，100h后成为尺寸不超过100nm的球形粉末。     

高能球磨制备Al-Pb-Si-Sn-Cu纳米晶粉末的特性

通过机械合金化制备了Al-15％Pb-4％Si-1％Sn-1．5％Cu(质量分数)纳米晶粉末。采用X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同球磨时间的混合粉末的组织结构、晶粒大小、微观形貌以及颗粒中化学成分分布情况进行了研究。结果表明混合粉末经过球磨后形成了纳米晶，其组织非常均匀。球磨对Pb的作用效果明显大于对Al的作用效果，经过40h球磨后Pb粒子达到40nm，而Al在球磨60h后晶粒为65nm；经球磨后，Cu和Si固溶于Al的晶格中，而Sn则固溶于Pb晶格中，并且Al和Pb发生了互溶，形成了Pb(Al）超饱和固溶体；在球磨过程中硬度高的脆性粒子Si难于完全实现合金化。     

Synthesis and characteristics of W-Ni-Fe nano-composite powders prepared by mechanical alloying

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｕｎｇｓｔｅｎ ｂａｓｅｄｈｅａｖｙａｌｌｏｙｉｓａｕｎｉｑｕｅｍａｔｅｒｉａｌｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ,ｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｇｏｏｄｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ[1,2 ].Ｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇ,ｉｎｅｒｔｉａｌａｎｄｍｉｌｉｔａｒｙ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎｓ.ＦｕｌｌｙｄｅｎｓｅＷ Ｎ…