Cu-TiB,2弥散强化铜合金机械合金化原位复合过程的研究

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1、中南大学硕上学位论文摘要摘要本文利用机械合金化和后续高温热处理制备了Cu．TiB2合金，并对其原位反应热力学、动力学以及不同阶段合金粉末的组织和性能的变化规律进行了研究，得出了以下几点主要结论：(1)热力学研究表明：Cu—Ti合金和Cu．B合金相互反应时最容易生成的强化相为TiB2相。动力学研究表明：Cu．Ti和Cu—B合金的原位反应以界面反应为主，在反应界面处生成的TiB2颗粒半径和其与界面的距离成正比。Cu-Ti合金与Cu．B合金之间的反应界面越多，TiB2粒子形核数量就越高，也就越易形成纳米级的TiB2

2、颗粒。这就要求两种合金粉末在球磨过程中要尽可能实现均匀混合，合金微团尺寸越小越好，以增加反应界面和降低扩散距离，从而为在基体内原位合成纳米TiB2颗粒提供动力学条件。(2)在高能球磨过程中，不同浓度合金复合粉末在球磨过程中组织和性能的变化规律基本相似。硬度HV随球磨时间的延长不断升高。两种合金粉末在球磨过程中通过破碎，相互焊合，扩散等过程，形成交替分布的层状组织，进一步球磨，最终组织呈现出均匀分布的特征。随着球磨时间的延长，CuB合金内未固溶的粗大B粒子不断细化并通过界面扩散，最终形成强固溶组织。XRD分析表

3、明，原始复合合会粉木球麽存在少量Cu。Ti相弱峰(主要是CuaTi和Cu3Ti衍射峰)，随着球磨时间的延长，衍射峰逐渐宽化并消失。(3)DSC分析结果表明，不同时间球磨后的中、高浓度复合合金粉末在加热过程中分别在600。C，660℃，750。C，800。C和900℃附近出现了放热峰。研究表明，对机械合金化后的中、高浓度复合合金粉末，最佳热处理温度分别为660℃和750℃，最高硬度值分别可达333和389Kgf／mm2。同时在SEM下还可观察到经700℃热处理后所得TiB2粒子更加细小和均匀。(4)构建了机械合

4、会化过程中原位合成TiB2颗粒模型，计算了合成不同尺寸TiB2颗粒所需合金微团尺寸。随着机械合金化时间的延长，可以获得混合更均匀的复合合金粉末，这对在后续的高温热处理过程中能否形成均匀弥散分布的TiB2颗粒起着关键作用。中南大学硕J：学位论文摘要关键词：Cu。TiB2合金，机械合金化，热力学，动力学，原位反应，高温热处理，模型中南大学硕+学位论文ABSTRACTCu—TiB2alloyshavebeenproducedbyusingmechanicalalloyingandhightemperaturehea

5、ttreatment．Thethermodynamicsandkineticsofin—situreaction，microstructureandpropertiesofthealloypowdersunderdifferentconditionshavebeeninvestigatedinthispapenTheresultsareasfollows：(1)Thermodynamicalresearchdemonstratesthat，TiB2phaseistheeasiestgeneratedphase

6、duringthein—situreactionbetweenCu—Tiand·Cu-Balloys．Thedynamicalresearchindicatesthat，theinsitureactionbetweenCu—TiandCu—Balloysaremainlyoccurredaroundtheirinterfaces．TheradiusofTiB2particlegeneratedneartheinterfaceisproportionaltothedistancefromtheinterface

7、totheparticle．Sothemorereactioninterfaceswereproducedbymechanicalalloying，thehighernucleationrateofTiB2particlesis，whichcanresultintothegenerationoflotsofnanoTiB2particlesinthematrix．ThissuggeststhatboththeuniformmixingandsmallermicellesizesofCuBandCuTiallo

8、ysaftermechanicalalloyingarequitenecessaryfortheformationofnanoTiB2particles，whichCanhelptoincreasethenumberofreactioninterfaceanddecreasethediffusionlength，andcontributetotheformingofmanymorenanoTiB2p