机械合金化制备Ti基非晶合金粉体

论文摘要

块体Ti基非晶合金因其具有质轻、高温下高比强度和高比刚度以及抗蠕变和抗氧化性能等突出优点,在航空、航天等高温材料应用领域有极其广泛的发展前景。但传统块体非晶的制备方法受到了临界冷却速度的限制,在形状和尺寸上很难有所突破。为了突破临界冷却速度的限制,可采用机械合金化方法先制备Ti基非晶合金粉体,然后利用快速烧结技术固化成型为块体结构。本课题重点探索采用机械合金化技术制备Ti基非晶合金粉体,通过改变球料比、球磨转速和球磨时间等工艺参数,分析各个制备参数对制粉所产生的影响。利用X射线衍射仪(XRD)检测粉体样品非晶化程度,结果发现,在球磨转速300 r/min,球料比20:1,球磨50 h的情况下,Ti50Fe45Sn5合金粉体已经基本实现完全非晶化;利用扫描电子显微镜(SEM)分析和观察Ti50Fe45Sn5粉体的结构和形貌,具备非晶合金粉体的典型形貌特征。通过大量对比实验,得出较高转速和较大球料比有利于非晶化,并且分析认为非晶相是通过组元间多层膜互扩散反应形成的。采用差示扫描量热分析(DSC)确定了Ti50Fe45Sn5非晶粉体的玻璃转变温度Tg和初始晶化温度Tx1,以及其过冷液相区△Tx为119 K,说明其具有较强的玻璃形成能力。在组元中利用Cu元素全部替代Ti50Fe45Sn5中的Fe元素,对Ti50Cu45Sn5进行机械球磨,未出现明显粘结现象,且XRD检测表明球磨50 h后其基本实现完全非晶化。本课题的研究结果表明采用机械合金化技术制备Ti基非晶合金粉体是完全可行的,这为采用粉末冶金法制备块体非晶合金奠定了良好基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 非晶合金
• 1.1.1 非晶合金性能
• 1.1.2 非晶合金制备
• 1.1.3 非晶合金发展历程
• 1.2 机械合金化
• 1.2.1 机械合金化发展历程
• 1.2.2 机械合金化制备非晶发展趋势
• 1.3 本文研究目的及主要内容
• 第2章 机械合金化原理与设备
• 2.1 机械合金化原理
• 2.1.1 机械合金化制备合金原理
• 2.1.2 机械合金化制备非晶原理
• 2.2 球磨工艺参数
• 2.2.1 球磨转速
• 2.2.2 球磨时间
• 2.2.3 填充系数
• 2.2.4 球料比
• 2.2.5 球磨气氛
• 2.2.6 球磨温度
• 2.2.7 过程控制剂
• 2.3 QM-25P12 型行星球磨机
• 2.4 本章小结
• 第3章 Ti 基非晶合金粉体制备与检测
• 3.1 TI 基非晶合金
• 3.2 制备TI 基非晶合金粉体
• 3.2.1 合金粉体成分配比
• 3.2.2 粉体制备工艺流程
• 3.3 TI 基非晶合金粉体检测及分析
• 3.3.1 X 射线衍射仪分析
• 3.3.2 扫描电子显微镜观察
• 3.3.3 差示扫描量热分析
• 3.3.4 Losocka 关系
• 3.3.5 Kissinger 关系
• 3.3.6 Delog-小泽丈夫方程
• 3.4 本章小结
• 第4章 球磨工艺参数对非晶形成的影响
• 4.1 球磨时间
• 50Fe₄₅Sn₅ 样品分析'>4.1.1 XRD 进行Ti₅₀Fe₄₅Sn₅样品分析
• 4.1.2 SEM 对样品粉体形貌进行分析
• 4.2 球料比
• 50Fe₄₅Sn₅ 的非晶化'>4.2.1 不同球料比下Ti₅₀Fe₄₅Sn₅的非晶化
• 50Fe₅₀ 的非晶化'>4.2.2 不同球料比下Ti₅₀Fe₅₀的非晶化
• 4.2.3 不同球料比对非晶化影响分析
• 4.3 球磨转速
• 50Cu₄₅Sn₅ 非晶合金粉体'>4.4 Ti₅₀Cu₄₅Sn₅非晶合金粉体
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介