原位TiB2/Fe3Al基纳米复合材料的合成及其晶粒生长动力学(Ⅱ)——热处理过程中机械合金化Fe-Al-Ti-B四元粉体的结构演变与晶粒生长动力学

研究了机械合金化合成的Fe-Al-Ti-B四元粉体在800-1100℃等温热处理过程中的结构演变及晶粒生长动力学,讨论了晶粒生长机制。研究表明,采用机械合金化加后续热处理工艺可以合成原位TiB2/Fe3Al基纳米复合材料粉体。球磨80h的Fe-Al-Ti-B四元粉体在热处理过程中Fe(Al,Ti,B)分解形成纳米晶DO3-Fe3Al及TiB2两个组成相。随热处理温度的升高,Fe3Al晶粒生长由主要受晶界扩散控制过渡到主要受晶格扩散控制。在热处理过程中,Fe3Al晶粒生长的动力学方程为:K=1.5×10-5exp(-578.7×103/RT),晶粒生长受到明显的抑制,原位TiB2/Fe3Al基纳米复合材料粉体的热稳定性高。     

机械合金化过程中Fe75 Al25二元系统的结构演变

采用X射线衍射仪、差式扫描量热仪等研究机械合金化过程中Fe75Al25元素混合粉的结构演变及热处理对粉体结构的影响。研究表明：球磨过程中，Al向Fe中扩散，直至Al完全溶入Fe中形成非平衡过饱和固溶体Fe(Al)。球磨过程中，Fe75Al25元素混合粉晶粒细化呈现先快后慢的趋势，球磨25h后的晶粒尺寸为6．9nm。Fe75Al25元素混合粉在球磨后的热处理过程中，由无序的Fe(A1)固溶体向有序的DO3-Fe3Al金属间化合物转变。     

反应机械合金化/退火制备Al2O3/Fe3Si纳米复合粉体

以Fe2O3粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应机械合金化/退火法制备出了Al2O3/Fe3Si纳米复合粉体。利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对复合粉体球磨以及退火过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。研究表明,Fe2O3-Si-Al混合粉体球磨5 h后发生反应生成Al2 O3、Fe5 Si3、Fe3 Si、FeSi,球磨20 h后生成Al2 O3/Fe3 Si,球磨20 h的粉体在900℃条件下退火1 h的组成物相未发生变化,复合粉体颗粒呈球形,其尺寸为5μm左右,分布均匀,组成相Al2O3和Fe3Si的晶粒尺寸分别为26.6 nm和28.3 nm。     

机械合金化Al—V—Fe合金纳变晶粉末的制备及其微观结构

通过机械合金化制备了Ｔｌ９４Ｖ４Ｆｅ２合金粉末,该粉的由纳米尺寸的ｆｃｃ－Ａｌ相及非晶颗粒组成,两者的尺寸分别为７ｎｍ和１０ｎｍ。应用ＤＴＡ方法检测合金粉末的热稳定性,合金粉末众非平衡相向平衡相转变经历了两个阶段。制备具有非晶颗粒和纳米ｆｃｃ－Ａｌ相共存的合金粉末最佳工艺条件为４０：１的球料比加７２ｈ球磨。     

晶粒尺寸对（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料循环氧化性能的影响（英文）

采用放电等离子烧结法制备（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料。在950°C下烧结的（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料的组织比在1050°C下烧结的（TiB2＋TiC）/Ni3Al复合材料的组织更细小。对烧结温度分别为950°C和1050°C的复合材料在900°C下进行循环氧化性能测试。结果表明,在950°C下烧结的复合材料的循环氧化质量损失要小于在1050°C下烧结的复合材料的。晶粒细化有助于在氧化过程汇总的选择性氧化,使得连续的TiO2和Al2O3氧化膜得以在复合材料表面形成,从而提高复合材料的抗氧化性能。     

机械合金化法制备Al—Cu—Fe纳米非晶合金

采用行星式高能球磨机制备了Al80-xCuxFe20(x=20-40）三元非晶纳米合金粉末,分析了不同球磨时间及热处理工艺对粉末结构、颗粒大小等的影响。结果表明：成分为Al40Cu40Fe20的粉末球磨时逐步非晶化,球磨33h后,非晶化程度最大,最小颗粒尺寸达到5．6nm;进一步球磨,非晶晶化,颗粒尺寸增大;成分为Al80-xCuxFe20(x=20,25,30)的粉末球磨90h后,得到非晶,最小颗粒尺寸为3．4nm。球磨制备的Al-Cu-Fe非晶粉末具有铁磁性。用DSC测量了其晶化温度（Tc),Tc≈873℃。     

原位颗粒增强Fe3Al基纳米复合材料的显微结构与力学性能

采用机械合金化及真空热压烧结制备硼化物颗粒原位增强Fe。Al基纳米复合材料块体。对球磨粉体及热压块体的相组成、烧结块体的微观结构、断口形貌及力学性能进行了测试分析。结果表明,Fe-A1-Ti-B混合粉在球磨过程中,Al、Ti、B逐渐溶人Fe中,形成纳米晶Fe（A1,Ti,B）过饱和固溶体,结构趋于非晶态。经1200℃保温1h后热压烧结的块体由Fe。A1及原位形成的TiB2及FezB等构成,其晶粒尺寸分别约为17nm,22nm和11nm。含5at％（Ti37B67）的Fe3Al基纳米复合材料块体的致密度大于95％,抗弯强度和硬度分别为1440MPa和461．3HV10,弯曲断口为主体脆性断裂,同时呈现出一定韧性特征。     

机械合金化及真空热压制备纳米晶Fe3Al的组织及性能

采用机械合金化(MA)及热压烧结工艺制备纳米晶Fe3Al块体材料。采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等对MA粉体及热压块体的相及显微组织进行分析,并对热压块体的力学性能及断口形貌进行了测试分析。结果表明:Fe72Al28混合粉在球磨过程中,Al逐渐溶入Fe中,形成Fe(Al)过饱和固溶体,纳米晶粉体的结构有序度较低。在1200℃,保温1h下真空热压烧结,Fe(Al)转变为有序的DO3-Fe3Al,同时发生晶粒长大。Fe3Al块体晶粒尺寸为40.1nm,相对密度大于96%,维氏硬度626.8 HV,三点弯曲强度985MPa;弯曲断口为脆性断口,但也呈现出一定韧性断裂特征。     

机械合金化Al V Fe合金纳米晶粉末的制备及其微观结构

通过机械合金化法制备了Ａｌ９４Ｖ４Ｆｅ２ 合金粉末, 该粉末由纳米尺寸的ｆｃｃＡｌ 相及非晶颗粒组成, 两者的尺寸分别为７ｎｍ 和１０ ｎｍ 。应用ＤＴＡ 方法检测合金粉末的热稳定性。合金粉末从非平衡相向平衡相转变经历了两个阶段。制备具有非晶颗粒和纳米ｆｃｃＡｌ 相共存结构的合金粉末的最佳工艺条件为４０∶１ 的球料比加７２ ｈ 球磨     

Fe3Al纳米粒子增强Al2O3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3 Al粒子增强Al2 O3 基复合材料。研究了 14 5 0～ 16 0 0℃不同烧结温度下纳米Fe3 Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系。结果表明 :纳米Fe3 Al的加入可使Al2 O3 晶粒的生长受到抑制 ,使复合材料的烧结温度提高。Fe3 Al/Al2 O3 纳米复合材料有良好的力学性能 ,其抗弯强度最高可达832MPa ,断裂韧性最高可达 7.96MPa·m1/ 2 。     

机械合金化制备纳米晶Al65Fe25Ni10合金粉

采用X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和差热分析仪（DTA）等研究了Al65Fe25Ni10元素混合粉末在机械合金化过程中的结构演变及热稳定性。结果表明：球磨5h后的粉末样品退火处理后生成Al5Fe2和Al3Ni2金属间化合物。球磨500h后得到纳米尺寸的Al（Fe，Ni）无序相。     

原位合成(TiB+Al2O3)/Ti复合材料

应用热力学 ,分析了Ti与B2 O3 、Al之间的化学反应原位合成TiB和Al2 O3 增强的钛基复合材料的合成机理。设计了普通的非自耗电弧熔炼工艺制备该钛基复合材料。借助X射线衍射仪 (XRD)和扫描电镜 (SEM )分析了原位合成复合材料的物相和增强体的形态。结果表明 :原位合成的增强体确实为TiB和Al2 O3 。增强体在基体合金上分布较为均匀 ,增强体形状为短纤维状。原位合成增强体的加入显著提高了钛基复合材料的洛氏硬度。     

机械合金化结合内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料

Al2O3/Cu复合材料具有高的强度和高的导电性及优良的抗电弧性能,广泛应用于电子封装材料、电极和电触头材料。采用机械合金化制备亚稳态的Cu-Al-Cu2O合金粉末,经压制成型后,采用新型内氧化工艺进行烧结处理,得到高强度高导电的Cu/Al2O3复合材料。结果表明:机械球磨96h,Al原子已完全固溶于Cu的晶格中。经1183K内氧化处理4h试样组织均匀致密,Al2O3颗粒弥散分布在铜基体上,其硬度高,电导率高。     

原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al-TiO2-B系原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al颗粒增强铝基复合材料的热循环行为，研究结果表明了纯铝及B／TiO2摩尔比分别为0、1和2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果，纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环；Al-TiO2-B系列复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低，且具有较小的内耗功和较好的热稳定性，可以预测其具有较高的热疲劳寿命，热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。     

机械合金化合成Invar合金纳米晶粉体

采用商用FeNi30及FeNi50合金粉为原料通过机械合金化(MA)合成纳米晶Invar合金(FeNi36)粉体,研究了不同球磨时间的Invar合金粉体的物相组成、显微组织结构与形貌特征,探讨其合金化机制。结果表明:球磨初期(5~10 h),微锻造和冷焊过程使合金粉体呈扁平形复合层状结构,同时FeNi50中的Ni原子逐渐向FeNi30中扩散,发生成分均匀化;球磨40 h后,已形成了成分均匀的α'-Fe(Ni)固溶体,其平均晶粒尺寸约为12 nm。此时,机械合金化合成的Invar合金粉体呈球形,表面光滑,继续球磨,大颗粒粉体表面出现裂纹,并碎裂,导致粉体细化。     

机械化学反应合成Fe3Al-Al2O3复合粉体

以Fe3O4粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Fe3Al-Al2O3纳米晶复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。结果表明,球磨过程中,30 min后混合粉末中开始出现少量的Al2O3颗粒,1 h后大部分Fe3O4被还原,形成α-Al2O3、θ-Al2O3、Fe(Al)固溶体和FeO,另有Al剩余。球磨3 h后,大部分的θ-Al2O3转变为α-Al2O3,Fe(Al)固溶体、FeO和剩余的Al粉在机械力的作用下反应形成FeAl化合物和Fe.911O。继续球磨至5 h后,FeAl化合物和Fe.911O相互反应而完全消耗,得到Fe3Al-Al2O3复合粉体。机械力诱发的Fe3O4和Al之间的反应属于突发型反应,诱发反应的临界球磨时间约为50 min。     

Fe3Al基复合材料的制备及其摩擦磨损行为

用球磨机械合金化工艺制备Fe3Al粉末，采用粉末冶金工艺，选择不同的烧结温度和烧结压力，获得了Fe3Al基复合材料。对材料的物理力学性能、摩擦磨损性能和微观结构进行分析测试，借助磨损表面扫描图像，分析了该材料的磨损形式，探讨了其磨损机理。结果表明：在烧结温度为1050℃，烧结压力为10～15MPa的工艺条件下制得的Fe3Al基复合材料有较好的摩擦磨损性能。其摩擦机理为：疲劳磨损和磨粒磨损为主，兼有磨粒和粘着磨损混合形式。     

Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制

将含氢等离子蒸发法制备的Al2O3/Al纳米复合粉体冷压成直径为25mm，厚度为2mm的块材，并通过620℃，40min热烧结和变形量为55％的冷轧形变处理使样品的相对密度达到99％。对官致密Al2O3/Al纳米复合材料的拉伸实验表明：其屈服强度σ0.2和断裂强度σb分别为粗晶Al的12－16倍和5－6倍，延伸率δ比同质冷轧粗晶Al约高28％。表征了Al2O3/Al纳米复合材料的结构和热稳定性，研究了晶粒细化的强化效应、非晶Al2O3弥散增强和冷变形加工硬化等对材料强度的影响。探讨了Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制。     

机械合金化过程中Fe50Al50二元系的结构演变

利用高能球磨和后续热处理技术制备纳米晶Fe50Al50(摩尔分数,%)合金粉体.采用X射线衍射、透射电镜和扫描电镜对元素混合粉在机械合金化过程中的结构演变及热处理对合金化粉体结构的影响等进行分析,讨论其机械合金化合成机制.结果表明:球磨过程中Al向Fe中扩散,形成Fe(Al)固溶体.机械合金化合成Fe(Al)遵循连续扩散混合机制;球磨30 h后,粉体主要由纳米晶Fe(Al)构成,晶粒尺寸5.65 nm;热处理导致Fe(Al)纳米晶粉体有序度提高,转变为有序的B2型FeAl金属间化合物,粉体的晶粒尺寸增大,但仍在纳米尺度范围.     

通过基体合金化制备界面相容的Al2O3p/Al颗粒增强铝基复合材料

本文提出了通过基体合金化改良Ａｌ２Ｏ３/Ａｌ界面润湿的思路．添加元素Ｍ必须满足以下两个条件:(１)液态金属表面能γＭ＜γＡｌ;(２)氧化物Ｇｉｂｂｓ形成能△ＧＭｘＯｙ＜△ＧＡｌ２Ｏ３,并在实验中得到验证．Ｍｇ是良好的润湿增强剂．而且随Ｍｇ含量的增加,浸润效果增强．Ｂｉ、Ｐｂ和Ｌｉ合金化在Ｍｇ的基础上进一步加强润湿、但Ｃｕ的加入效果相反．在Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ复合材料中,Ｍｇ偏析到界面．且在一定条件下生成界面反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４,但是在Ａｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料中富集Ｂｉ和Ｐｂ的纳米颗粒存在于增强体之间或增强体内部孔隙．讨论了０．５μｍ或４μｍ Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ和４μｍＡｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料的力学性能与微观结构．