经机械合金化生产纳米高氮奥氏体不锈钢粉末过程中发生α相向β相转变的研究

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1、经机械合金化生产纳米高氮奥氏体不锈钢粉末过程中发生α相向β相转变的研究T.Haghir∗,M.H.Abbasi,M.A.Golozar,M.Panjepour伊斯法罕科技大学材料工程系，伊斯法罕，伊朗摘要：在这项研究中，在机械合金化生产的纳米高氮铁18Cr-11Mn奥氏体不锈钢粉中发生的α相向β相转变已被研究。机械合金化是在氮气和氩气气氛中使用高能量的行星球磨机来完成。所得结果从X-射线衍射（XRD）和氧/氮分析仪显示：在氮气氛中通过增加球磨时间氮在粉末中的溶解度显著提高。球磨多达100个小时样本中氮的溶解度达到0

2、.65％，所得结果还指出在氩气（氩气）的气氛中机械合金化铣削120h后产生了一种铁素体结构。与此相反，经过在氮气中机械合金化100h获得一种完全的奥氏体结构。通过在氩气和氮气气氛中进行机械合金化得到了纳米粉体低于10纳米尺寸的晶粒。关键词：机械合金晶界相变纳米结构1。导言氮，这是目前在传统的冶金工艺中几乎多年来总是作为一种被认为是有害的合金元素，然而，众所周知，当氮溶解interstitially形成固溶体钢中，能改善许多机械和耐蚀性能，如强度，韧性。韧性（尤其是在lowtemperatures），蠕变强度以及点蚀

3、，耐腐蚀和应力。此外，氮作为一种强有力的奥氏体稳定元素可以减少不锈钢的镍含量，因此为如生物材料的应用和节约成本，提供了更多的帮助。因此，最近几年来含有（18-20）铬，（0-4）镍，（10-20）锰和（0.4-1）高氮奥氏体不锈钢（HNASS）已受到相当重视。高压技术已经开发出来，用于mediumand大规模制备高氮钢（有害物质），但这些程序通常是非常昂贵的[3,8]。另外，粉末冶金可以采用，以提高钢中氮含量。。最近，它已经表明，在钢铁中氮浓度可通过机械合金化提高。此外钢铁粉末的机械合金化产生一个高度精制结晶组织。

4、纳米钢具有更好性能，如强度，韧性，阻止晶粒长大等。在这方面，两种方法可以如下：（a）钢粉在N2气气氛中机械合金化（气固反应）和（b）钢铁粉末氮化物粉末的机械合金化（固相反应）。Rawers和库克[16]报道，铁在N2气氛中球磨，重量百分数超过1％的N不可引进铁粉而且Fe–bcc向Fe-bct的相变可以发生在所在的铁素体基体。西斯内罗斯等通过对Fe-18wt％，铬含量11％，锰粉混合物在N2气氛机械球磨160h和随后的热处理制作了高氮奥氏体不锈钢。他们还只通过机械合金化为120h的制作了一个完全奥氏体结构高能SPEX

5、球磨，也没有任何热处理。几年的实验中，如果有的话，报告了详尽的研究以铁素体（α）向奥氏体（β）转变粉末混合物在N2气氛中受到机械球磨和许多方面的转变，这种在室温下发生的相转变的特征仍然不能确定。因此，在这项研究的影响，在氩气和氮气气氛中机械合金化铁素体（α）向奥氏体（β）相转变已经被彻底研究。一种高纯度铁（99.99％，≤5米），铬（99.9％，≤100米）的混合物，和含有Mn（99.9％，≤10米）粉的铁18Cr-11Mn组成被用作起始原料。此外，高纯度的氩气和氮气的气体（99.999wt％）被用来作为球磨气氛。

6、粉末被装入不锈钢瓶（500毫升，以数量计），采用密封的硅橡胶包装。机械合金化进行在行星高能球磨机（Retsch，PM100）的球，在粉重量比的25:1（不锈钢球Ø=20毫米）和转速300rpm室温中。在小瓶中都充满了要么氮气或氩气。氧/氮分析仪（埃尔特拉，ON900）来确定氮含量的粉末加工。在这里输入需要的机械合金化粉末的结构和形态演变的，确定使用的是X射线衍射仪（X射线衍射仪，飞利浦X'PERT米）与衍射仪辐射，20kV及三十〇毫安和扫描电子显微镜（扫描电镜，飞利浦XL30）在加速电压为30千伏。所记录的X射线衍

7、射图谱用于相分析，并估计晶格常数，晶粒尺寸，内部晶格应变。晶粒尺寸和晶格应变计算了由X射线衍射图谱使用威廉姆森霍尔公式3。结果和讨论3.1。相分析1和2显示的段氩和N2气氛中研磨时X射线衍射图样品不同。因为它可以看到增加球磨时间峰对应的起始原料倾向于扩大，或消失。这种行为可以归结为这三个因素：（1）机械合金化过程中产生的结构缺陷大量增加（2）晶粒尺寸减少（3）Cr和铬溶解在原子水平的趋势大大增加和形成铁和18Cr-11Mn固溶体。如所示的图1，唯一的显著的变化当球磨时间达到100小时观察到越来越多部分非晶化的晶体结

8、构（即固态非晶）。在图1中证明减少在铁的强度峰值图减弱。通过增加球磨时间为120-140小时，阶段中出现X射线衍射图化中被接受，在机械合金化中由于缺陷引入和增加焓的组成部分通过在N2气氛增加球磨时间（见图2），α相相应的峰值逐渐消失，而且在样品碾磨80小时只有γ相在X射线衍射图上出现。显然，氮气氛使α相向β相转变的球磨过程向时间向变短的方向进行。Fig.1.