机械合金化制备tini合金的研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要本文主要研究了在机械合金化制备Ti—．Ni合金的过程中，球磨电压、球磨时间、球料比等多种球磨参数对机械合金化过程的影响。应用x射线衍射分析、差热分析、光学显微镜、扫描电镜等多种检测手段，对在不同的高能球磨条件下进行球磨的实验样品进行了分析。观察了粉末样品的形貌在不同球磨条件下的变化，分析了球磨电压、球料比、球磨时间等多种球磨参数与实验样品的晶格常数变化率和x射线衍射强度的关系。其次，本文研究了在不同烧结温度下，Ti—-Ni合金烧结试样的微观组织结构，并且测定了烧结试样的密度。球磨时间对Ti—Ni的机械合金化过程有显著影响。随着球磨时间的

2、延长，Ni和Ti的衍射峰衍射强度迅速降低，衍射峰逐渐宽展，Ni的(111)衍射峰向低角度方向偏移更加明显；Ni的晶格常数变化率有明显的上升趋势：粉末颗粒的变形量明显增加，尺寸更加细小。球磨达到一定时间后，机械合金化已经完成，即使再延长时间，也无明显效果。在球磨电压为120v、球料比为25：1、球磨时间为36小时的球磨条件下，Ni的(111)衍射峰已经几乎消失，衍射强度最低：在球磨电压为150v、球料比为35：1、球磨时间为36小时的球磨条件下，试验样品的x射线衍射图谱已经呈现典型的非晶态谱系特征。球料比的不同明显影响着Ti—Ni机械合金化的进程。随着球料比的增

3、加，Ni和Ti的衍射峰衍射强度呈下降趋势，且Ni的衍射峰和Ti的衍射峰都逐渐宽化。Ni的(111)衍射峰在各种球料比条件下都有向低角度方向偏移的现象。但是Ni的晶格常数变化率与球料比的关系受到球磨电压的影响，二者之间不是单一的线性关系。当球磨电压为lOOv的条件下，随着球料比的增加，Ni的晶格常数变化率在球料比小于25：1时呈下降趋势，在球料比大于25：1时呈上升趋势；在球磨电压为120v的球磨条件下，Ni的晶格常数变化率与球料比的关系恰好与球磨电压为lOOv时相反，随着球料比的增加，Ni的晶格常数变化率在球料比小于25：1时呈上升趋势，在球料比大于25：1时

4、呈下降趋势。当球磨电压增加到150v以上时，试验样品的x射线衍射图谱已经呈现典型的非晶态谱系特征，无法分析相关数据，所东北大学硕士学位论文摘要以在更高的球磨电压条件下．Ni的晶格常数变化率与球料比的关系仍然有待进一步研究。粉末颗粒的平均粒径在球磨电压为120v、球磨时间为36小时、球料比为25：1的球磨条件下最小。当球料比增加到30：1以上时，试验样品的X射线衍射图谱已经呈现舆型的非晶态谱系特征。球磨电压，对完成机械合金化所需的时间和机械合金化的程度有显著的影响。增大球磨电压，机械合金化的程度明显增加，机械合金化所需的时间明显减小。随着球磨电压的增大，Ni和T

5、i的衍射峰衍射强度迅速降低，且Ni的衍射峰和Ti的衍射峰都逐渐宽化。粉末颗粒的变形量随着球磨电压的增大而增加，粉术颗粒的粒径随着球磨电压的增大而减小。选取大的球磨功率，可以促进晶粒细化，缩短机械合金化时间，促进机械合金化进程。当球磨电压增加到150v以上时，试验样品的x射线衍射图谱已经呈现典型的非晶态谱系特征。在本文的实验条件下，Ti—．Ni合金粉末的最佳烧结温度为1180。C。此时获得的烧结体最为致密。最终的烧结体密度为6．101(g／cm3)，接近Ti—_Ni合金的理论密度6．19(g／cln3)，相对密度达到98．6％。在本文的实验条件下，选取球磨电压为

6、120v、球磨时间为36小时、球料比为25：1，实验样品已经形成合金。通过应用x射线衍射分析，查对ASTM卡片，确定最终产物是NiTi、Ni3Ti和NiTi2的混合物。对应不同的实验条件，最佳的球磨参数并不相同，所以应根据具体的条件来选择相应的球磨参数。关键词：机械合金化，Ti．Ni合金，高能球磨，烧结Il东北大学硕士学位论文AbstractABSTRACTThispapermainlyfocusesontheeffectofballmillingparameterssuchasmillingtime．millingpower,theratioofmillin

7、gballandmaterialontheprocessofTi—Nialloypreparedbymechanicalalloying．TheXRD、DSC、SEMareusedtocharactertheprocessofTi—-Nimechanicalalloying．andtoestablishthequantitativerelationshipsofthecrystallatticeconstantvarietyofNiwi吐1thedifferentmillingcondition．andthediffractionintensityofNiwi

8、ththedifferentmilli