機(jī)械合金化過程中激活作用及納米TiC合成的研究.pdf

1、具有納米晶、過飽和固溶體等亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的材料具有獨(dú)特的物理、化學(xué)及機(jī)械性能,因而在諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用.由于具有亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的材料制備往往需要在苛刻的工藝條件下進(jìn)行,因而研究和探索亞穩(wěn)態(tài)材料的簡便制備方法成為當(dāng)前材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一.機(jī)械合金化(Mechanical Alloying,MA),是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一種材料合成新工藝.MA工藝在新材料制備、誘發(fā)材料內(nèi)部亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變等方面具有諸多獨(dú)特之處,因而受到國內(nèi)外廣大研究學(xué)者

2、的注目.多年來,國內(nèi)外眾多學(xué)者在MA反應(yīng)機(jī)理、工藝及應(yīng)用拓展等方面進(jìn)行著不懈的努力.該文首先介紹了機(jī)械合金化的發(fā)展歷程、工藝設(shè)備、基本過程及其在亞穩(wěn)態(tài)材料合成中的應(yīng)用,并對目前納米粉體的制備方法進(jìn)行了評述.在分析前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,探討了MA在納米粉體制備及難互溶體系中亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變的應(yīng)用.在采用X射線衍射分析(XRD)、掃描及透射電子顯微鏡(SEM/TEM)、能譜分析(EDS)、熱分析(DSC)、激光粒度測試等試驗(yàn)手段對MA過程機(jī)械激活

3、作用的研究中,發(fā)現(xiàn)并提出了"雙重激活反應(yīng)研磨"和"機(jī)械激活鹽浴合成"兩種創(chuàng)新工藝思路;同時(shí),對Cu-Cr難互溶體系在機(jī)械合金化過程中飽和固溶體、氧化物非晶的形成以及氧化現(xiàn)象的控制進(jìn)行了探討分析.在"雙重激活反應(yīng)研磨"機(jī)制中,利用MA過程中的機(jī)械激活作用以及所引入的Ti-C高放熱反應(yīng)體系所帶來的熱激活作用,以低成本的TiO<,2>為原料合成納米TiC粉末.機(jī)械激活作用是整個"雙重激活反應(yīng)研磨"機(jī)制的基礎(chǔ):機(jī)械激活導(dǎo)致熱激活的產(chǎn)生,而熱激活

4、又將加強(qiáng)機(jī)械激活的效果;機(jī)械激活作用貫穿于整個反應(yīng)過程之中,并保證了最終產(chǎn)物在較小尺寸范圍內(nèi).利用反應(yīng)研磨原理及"雙重激活反應(yīng)研磨"機(jī)制,首次采用石油焦為碳源,對金屬-高分子體系(Ti-石油焦)和氧化物-金屬-高分子體系(TiO<,2>-Ti-石油焦)進(jìn)行高能研磨合成了納米TiC粉末,并對不同碳源類型對反應(yīng)研磨的影響進(jìn)行了討論.在"機(jī)械激活鹽浴合成"工藝中,將高放熱體系在普通反應(yīng)研磨工藝中所存在的孕育期與反應(yīng)期分離,利用初始Ti-C混粉