第八讲 机械化合金技术.ppt

机械化合金的应用 机械化合金制备弥散强化合金 氧化物弥散强化合金 碳化物弥散强化合金 镍基氧化物弥散强化超合金 本杰明(Benjamin)发明的机械合金化方法:把一种或数种金属粉末在高能球磨机中混合,反复进行压合和破碎,从而实现合金化和氧化物颗粒的均匀弥散分布 强化机理: 细小粒子能够阻碍位错的运动,增大合金的蠕变抗力 弥散相粒子可以阻碍再结晶过程,从而在退火期间可以促进稳定的大晶粒生成 高温期间,弥散粒子可以阻碍晶粒转动和晶界滑移,使合金的高温强度提高 机械化合金的应用 镍基氧化物弥散强化超合金过程示意 机械化合金的应用 MA6000:抗氧化腐蚀性良好 MA754:含1%体积比的Y2O3强化粒子的Ni-20Cr合金,良好的抗热疲劳,抗蠕变及抗氧化性,适合用于航空燃气涡轮叶片的制作 MA760:可用于制作在腐蚀环境下使用的工业燃气涡轮的叶片,有极好的耐热腐蚀性和长时间的高温强度 MA757和3002:将高温强度和抗氧化性结合起来的新材料 机械化合金的应用 弥散强化铝合金 Al-C弥散强化铝合金:1977年奥地利Jangg教授和国际镍公司的本杰明分别报导了Al-C系强化合金.Jangg在纯铝粉中加入不同含量的炭黑后进行球磨,粉末致密化后823K下挤压,挤压比为9:1;同时Jangg又做了热锻实验,将磨粉压成方坯,模压压力为520Mpa,空气中加热到锻造温度,300Mpa下热锻,锻造温度为873~893K 机械化合金的应用 机械化合金法制备氧化物强化弥散Al-Mg合金 Al9052和Al9021合金具有强抗腐蚀性,在363~589K下长时间热处理,对性能几乎没有影响,适用于飞机及导弹结构材料 * Good afternoon. I’m very glad to present my research work today. I’m kyung-hyun Kim at Dept. of materials engineering, CNU. Today, My talk is about “molecular beam epitaxial growth of MnAs and its magnetotransport properties” These are my co-workers. 机械化合金技术 什么是机械化合金技术 机械化合金技术: 机械化合金(Mechanical Alloying),又称为高能球磨High - Energy Ball Milling):指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、 碰撞,使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂,导致粉末颗粒中原子扩散,从而获得合金化粉末的粉末制备技术 机械化合金与物理粉碎的区别：机械化合金是指金属或合金粉末在高能球磨中通过粉末颗粒和磨球之间长时间的激烈的冲击、碰撞，使粉末反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。而物理粉碎只是简单的把大的颗粒粉碎为小的颗粒而已，在此期间并没有发生合金化。也就是两种物质各是各的，但合金化是两种物质在原子尺寸上合为了一种合金。二者可以说都是属于机械化学法 什么是机械化合金技术 发展始： 提出:Peter 首次在上世纪60 年代初提出高能球磨技术定义:物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”. 最早应用:美国国际镍公司Benjamin,于1969年研制出的制粉技术,被称为：“球磨混合”,国际镍公司专利代理律师Mr. Ewan C. MacQueen第一个在专利申请中将此工艺称为”机械合金化” 上世纪80年代初发现机械合金化过程的非晶化现象 上世纪80年代中后期，发现机械合金化可制备纳米晶材料 上世纪90年代机械合金化制备纳米材料研究高峰 结论： 高能球磨法或机械合金化是60、70年代初发展起来的一种合成材料新工艺 用机械研磨的方法已成功制备出纳米晶纯金属、不互溶体系固溶体纳米晶、纳米非晶、纳米金属间化合物及纳米金属-陶瓷复合材料等 用机械合金化，可以使相图上几乎不互熔的几种元素制成固熔体，这是用常规熔炼方法无法作到的 机械化合金的微观机理 机械力粉碎的对材料性质的影响 粉碎介质的影响 机械化合金的微观机理 机械力粉碎活化作用提高矿物的溶解性 机械化合金的微观机理 机械力粉碎提高颗粒的吸附能力 机械化合金的微观机理 机械力粉碎的活化作用可以改变矿物的离子交换能力 机械化合金的微观机理 机械化合金的微观机理 粒子细微化使粒子表面活性点数量增加 粉碎后的固体表面具有台阶、弯折、空位等，这些位置的质点能量高，称活化点 粒径（nm） 1 2 5 10 20 100 总原子数（个） 30 250 4?103 3?104 25?104 3?107 表面原子数/总原子数（%） 90