機械合金法合成三元鋁基非晶賍合金之研究

《機械合金法合成三元鋁基非晶賍合金之研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、機械合金法合成三元鋁基非晶質合金之研究胡家榮*彭彥智賴勻楷大同大學材料工程學系摘要本研究主要以機械合金法(Mechanicalalloying)合成鋁基(Al-based)合金粉末並研究其非晶質化行為。實驗中藉由控制合金組成成份來研究其玻璃形成能力。使用X光繞射儀(XRD)觀察球磨粉末在機械合金化過程中，隨著球磨時間增加之結構變化。使用示差掃瞄卡計(DSC)及同步式熱重及熱差分析儀來研究球磨粉末之熱穩定性。使用掃描式電子顯微鏡(SEM)來觀察粉末外觀之改變。由實驗結果可知，Al50Ti45Ni5、Al50Ti40Ni10、Al60Ti35Ni5、Al50Ti45Cu5、Al50T

2、i40Cu10及Al50Ti45Si5三元合金皆可形成單一非晶相。關鍵字：機械合金法、鋁基合金、非晶質、玻璃形成能力一.前言本研究主要探討以機械化合金法(Mechanicalalloying)對金屬或合金而言，達成非晶質的過程不外乎兩種途合成鋁基三元合金Al-Ti-Ni、Al-Ti-Cu、Al-Ti-Si，並且觀察徑，一種是使之無法結晶，另一種是在結晶結構做本質上的其形成之結構及熱性質。而實驗所得結果可供進行後續粉末改變，使之達到非晶態【1】，目前合成非晶質合金的方法大冶金製備塊狀鋁基非晶質合金參考使用。致可分成氣態急冷法（VaporQuenching），液態急冷法（Rapid選

3、取適當比例之鋁粉（99.7%，400mesh）、鈦粉（99.9%，Quenching）及固態反應法（SolidStateReaction）。＜200mesh）、鎳粉（99.8%，325mesh）、銅粉（99.85%，發展高比強度結構材料一直在運輸與航空工業上有相325mesh）、矽粉（99.999%，325mesh）等金屬粉末與鋼球當的重要性。重量輕的鋁合金可以藉由時效硬化將其強度提放入磨罐內，並放入手套箱，於氬氣氣氛下進行封罐，經機升到大約為500~600MPa。而急冷法製備的非晶合金或奈米械合金化處理後週期性地取出少許粉末進行XRD、SEM、晶散布非晶合金則可以大幅提昇到12

4、00~1550MPa【2,3】，DSC、DTA分析這對未來發展低成本高比強度材料扮演著重要的角色。早期由液態急冷法獲得鋁基非晶合金是以Al-M（Me-Table.1實驗成份talloid)、Al-TM(TransitionMetal)二元系統來合成。1981年，Composition(at%)X在Al含量高於50%的Al-Fe-B、Al-Co-B三元合金中發現單Al-Ti-NiAl50Ti50-XNiX5,10,15一非晶相的存在【4】，但這些合金非常脆且容易彎曲破斷。Al60Ti40-XNiX5,10,15,201987年，Inoueatal.【5】發現了Al-Ni-Ge和Al

5、-Ni-Si系統Al70Ti30-XNiX5非晶合金(Al含量高於80at%)擁有良好彎曲延性。至此，延Al-Ti-CuAl50Ti50-XCuX5,10性鋁基非晶合金被成功的發現在一系列三元合金，包含Al-Al60Ti40-XCuX5,10ETM-LTM，例如Al-Zr-Cu、Al-Zr-Ni和Al-Nb-Ni。Al-Ti-SiAl50Ti50-XSiX5,10對熔旋法而言，添加過多的鈦會因熔點大幅提高而降低Al60Ti40-XSiX5其效應，但機械化合金法不受此影響，而且也是一個方便的固態合成法來合成非晶合金。此外，以鋁基非晶合金為前導產物，小心設計球磨程序或經隨後之熱處理可

6、增加在機械合金化非晶基地上的奈米晶介金屬相之散佈【6,7】，因而以機械化合金法製備鋁基非晶合金是一個相當可行的辦法。二.實驗方法三.結果與討論3.2Al60Ti40-XNiX系統3.1Al50Ti50-XNiX系統Al60Ti35Ni5在球磨9小時後，所有殘存之Al、Ti、NiAl50Ti45Ni5在球磨3小時後純元素Al、Ti主結晶面繞射的結晶面繞射峰幾乎已消失，而形成了一寬廣繞射峰，但要峰依然存在，但強度已大幅減弱。球磨5小時後所有殘存之等到13小時後才有單一的完全寬廣繞射峰存在。而Al、Ti、Ni的結晶面繞射峰幾乎已消失，而在約2θ≒41º位Al60Ti30Ni10、Al6

7、0Ti25Ni15與Al60Ti20Ni20合金粉末在球磨20置處逐漸出現一寬廣的繞射峰。球磨9小時後，已形成單一小時以後依然有明顯之尖銳結晶峰存在。而經由對照JCPD之寬廣繞射峰，這表示已經完全形成非晶質結構。得知，形成的結晶相可能是Al3Ti、NiTi和Ni4Ti3結晶相。Al50Ti40Ni10非晶合金在球磨9小時後也形成單一之寬熱分析部分，由DSC與DTA圖形可以看出在Al60Ti35Ni5廣繞射峰。而Al50Ti35Ni15合金隨著球磨時間增加逐漸形成非晶合金有明顯的結