机械合金化合成纳米晶feal金属间化合物及其复合材料的研究

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1、机械合金化合成纳米晶Fe．Al金属间化合物及其复合材料的研究摘要机械合金化(Mech柚icalAlloying，MA)是将纯元素或元素混合粉末和磨球一起置于球磨机装置中进行球磨，粉末受到磨球的撞击、研磨而发生固相反应的过程。该工艺可用来制备弥散强化合金、过饱和固溶体、非晶、金属间化合物、纳米晶材料和磁性、超导等功能材料。本论文采用机械合金化与后续热处理工艺制备出纳米晶Fe3Al和Fe，Al／rn岛纳米晶复合粉体；采用x射线衍射(Ⅺ①)，示差扫描量热仪(DSC)，扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)测试手段对所制备的粉体进行表征，研究了MA过程中粉体结构、

2、形貌、尺寸等的演变过程及热处理对粉体结构、形貌、尺寸等的影响，并初步探讨了热处理过程中F03A1纳米晶粉体生长的动力学特征。研究表明，Fe72一A129混合粉在MA过程形成Fe(A】)过饱和圆溶体。在MA早期，产物为环状包覆结构；延长球磨时间到25h，Fe(A1)过饱和固溶体中A1的含量达到27．4％，MA25h粉体的晶粒尺寸为6．9nm。在从800℃一1100℃的热处理过程中，Fe(A1)过饱和固溶体转变为有序的D03．Fe3Al金属问化合物，同时导致Fe3Al粉体的晶粒长大。其中，Fe3Al晶粒生长的动力学方程为：K21．58×10—9exD(一540．48×10

3、3／RT)m2s～。Fe72．A128—10wt．％TiB2配比粉体在MA早期形成了Fe(Al，Ti，B)固溶体；延长球磨时间，反应产物为固溶体和非晶的混合物。MA(Fe72．A128)一10计．％(Ti33．B67)配比粉体在热处理过程中分解形成Fe3Al／TiB2纳米晶复合粉体。MA40h形成的Fe(Al，Ti，B)固溶体的晶粒尺寸为9．6nm，热处理后粉体的晶粒发生明显的长大。其中，Fe3Al／TiB2复合粉体中Fe3Al晶粒生长的动力学方程为：K=1．5×lO。5exp(-578．7×10’／I盯)m。s～。关键词：Fe3Al机械台金化TiB2金属间化合物纳米

4、晶动力学AStudyontheNanocrystallineFe—AlIntermetallicsandItsCompos“esMadebyMechanicalAUoyingAbstractMechanicalalloying(MA)isaba儿millingprocess．Intermsofthetechnique，pureelementpowdersof也e{rmixturesareplacedintheballmmandsubjectedtohighenergycollisionduringtheballmilling，whichresultsinthesoli

5、dreactionsoccuredjnthemillingpowders．Thetechn0109yhasbeenextensiVelyusedtopreparedispersivestrengtheningalloys，supersaturateds01idsolution，intermetalliccompounds，amorphousalloys，nanocrysta¨inematerials，andfunctionalmaterialssuchasmagnetismandsuperconductor．In山ispaper，n蚰ocrystallineFe3Al

6、andn肌ocrystallineFe3A1厂nB2coInpositepowderswerepreparedbymechanicalalloyingwi也s“bsequentheattrcatment．ThemicrostructuresofMApowderswerestIldiedusingx—raydi胁ction(Ⅺm)，di雎renlialscanningcalorinle仃y(DSC)’scanningelectronmicmscopy(sEM)aIld廿肌smissionelectronmicmscopy(TEM)．111esmdiesaremainly

7、focusedonthechangeofⅡlestructⅢe，morphologyandsizeofpowdersduringmemillingprocess，alld，thee位ctofheattreatmentontheevo】utionofthestmctllre，moIphologyandsizcoftheballmilledpowders．Meallwhile，duringtllehcattreatrllent，tllegraingm讯hl【ineticsofmeFe3Aiphaseofthemilledpowderwasalsodisc