機械合金化制備鐵基納米晶合金粉的研究.pdf

1、Fe基磁性材料因具有良好的磁學(xué)性能和價格優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于通訊、自動化、機電等領(lǐng)域的電磁部件。另外，由于機械合金化是一種新型的固態(tài)反應(yīng)技術(shù)，可以制備非晶、納米晶、過飽和固溶體等多種亞穩(wěn)態(tài)材料，近年來廣泛應(yīng)用于材料的制備與改性。因此，研究利用機械合金化的方法制備Fe基納米晶材料具有十分重要的意義。
　　 行星球磨機是一種重要的球磨設(shè)備，鑒于其球磨規(guī)律目前尚不清晰，本文首先通過力學(xué)討論，研究了行星球磨機磨球的運動規(guī)律，為操作參數(shù)的選

2、擇提供依據(jù)。隨后，利用行星球磨機作為球磨設(shè)備，采用機械合金化的方法制備了Fe-Al合金粉，利用X-射線衍射(XRD)、形貌、統(tǒng)計粒徑等手段分析了機械合金化過程的壓力焊合效應(yīng)和加工硬化，進而分析了原子的固溶擴散機制。在此基礎(chǔ)上，利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、綜合熱分析儀(DSC)、振動樣品磁強計(VSM)等設(shè)備初步探討了球磨時間對機械合金化制備Fe-Si-Al、Nd-Fe-B納米晶合金粉的晶粒尺寸、微觀形貌、熱穩(wěn)

3、定性、磁學(xué)性能的影響。通過研究，本文獲得主要結(jié)論如下：
　　 1、行星球磨機磨球運動狀態(tài)主要由磨球所受的離心慣性力決定，當離心慣性力的合力在球磨罐徑向的分量指向球磨罐內(nèi)側(cè)時，磨球?qū)㈦x開磨罐內(nèi)壁，向球磨罐內(nèi)部高速撞擊；反之，磨球受到球磨罐的支持力與其保持平衡，磨球?qū)⒀厍蚰ス迌?nèi)壁運動。
　　 2、行星球磨機磨球脫離球磨罐內(nèi)壁的位置可由下面的公式確定。行星球磨機的球磨強度主要由公轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn)速度決定，轉(zhuǎn)速增大N倍，球磨強度增大

4、約N2倍。磨球的質(zhì)量對球磨強度也有顯著影響。
　　 sinψ=(ω2/ω1-1)2×r/L
　　 3、機械合金化制備Fe-Al合金過程中，磨球的機械力作用會同時產(chǎn)生壓力焊合效應(yīng)和加工硬化效應(yīng)，壓力焊合效應(yīng)促使了合金化的進行，加工硬化導(dǎo)致合金塊體的粒度降低。球磨初期以壓力焊合效應(yīng)為主，球磨后期以加工硬化為主。
　　 4、球磨強度和Al含量的增大、工藝控制劑的減少，都會造成Fe-Al合金機械合金化過程中的壓力焊合效應(yīng)

5、增強。壓力焊合過程中原子的濃度梯度、溫升效應(yīng)及相結(jié)構(gòu)的變化共同促進了合金原子的固溶擴散，導(dǎo)致了Fe-Al合金化的發(fā)生。
　　 5、利用機械合金化的方法，球磨40h可以制備出晶粒尺寸約為10nm左右的Fe-Si-Al合金粉。隨球磨時間的增加，合金粉的晶粒尺寸逐漸下降，微觀應(yīng)變逐漸上升，當球磨至一定時間后，這種變化趨勢變緩。由于內(nèi)部缺陷和位錯的大量存在，導(dǎo)致機械合金化制備出的納米晶合金粉處于不穩(wěn)定的能態(tài)，具有較低的相轉(zhuǎn)變溫度。