原位TiB2／Fe3AI基纳米复合材料的合成及其晶粒生长动力学I.PDF

第27卷第3期 材料热处理学报 V01．27 No．3 2006年 6月 TRANSACTIONSOFMA’rERIALSANDHEATTREATMENT June 2006 ——Fe—A1一Ti—B四元粉体的机械合金化 汤文明， 郑治祥， 唐红军， 吴玉程， 任 榕， 汤志鸣 (合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥230009) 摘要：研究了机械合金化过程中Fe—Al—Ti—B四元粉体的结构演变，讨论了其合金化机制。研究表明， Fe—A1一Ti—B四元粉体的机械合金化通过Al、Ti、B原子向Fe晶格中扩散形成Fe(Al，Ti，B)过饱和固溶体。 在机械合金化的早期(lOh)，形成包覆结构的复合颗粒，合金化尚未进行。在机械合金化的中期(10 一60h)，首先形成具有几个同心圆环结构的复合颗粒，然后环状结构消失，同时Fe(Al，Ti，B)晶格常数 迅速增加，但成分均匀化过程缓慢。在机械合金化的后期(60—80h)，主要发生复合颗粒内部的成分均 匀化过程，球磨80h后，复合颗粒内部各组元的成分已经非常均匀。Fe(Al，Ti，B)晶粒细小(6．8nm)，晶 格畸变严重，具有近似非晶态的结构。由于Ti、B元素的添加，Fe—A1．Ti—B四元粉体晶粒细化速率更快， 但合金化速率明显降低。 关键词：Fe，A1；复合材料； 机械合金化； 结构演变； 纳米晶 中图分类号：TGl56 文献标识码-A 文章编号：1009—6264(2006)03．0045—05 原位复合材料是一种增强相在复合材料的制备 材料。制备原位增强Fe，Al基纳米复合材料有望克 过程中合成的新型复合材料。原位复合工艺的优势 服Fe，A1的室温脆性，较大幅度地提高高温强度¨’41。 是增强相的成分可在大的范围内调整，且增强相与基 目前，文献报道机械合金化合成原位碳化物、硼化物 体界面清洁，并处于热力学稳定状态。纳米复合材料 特指组成相中至少有一相在一个维度上为纳米量级 的复合材料体系，同时综合了纳米材料和复合材料的 优点。将原位复合技术与纳米材料技术相结合的原 位增强纳米复合材料已成为当今世界新材料研究的 热点…。机械合金化是一种制备原位增强纳米复合 在球磨及热处理过程中该四元混合粉的结构演变，以 材料的有效方法，它通过粉体组元在高能球磨过程中 及在热处理过程中粉体晶粒生长动力学。本文报道 的不断焊合与断裂，并借助于组元间的固相扩散达到 原子水平的混合，实现合金化或相互反应形成反应产 金化过程中粉体成分、结构的变化，并讨论了合金化 物，并可以细化粉体组成相的晶粒尺寸达到纳米尺 机制。 度，同时增强相可以在球磨或后续热处理过程中在基 体中原位形成心3|。 Fe，Al金属间化合物具有优异的抗氧化、抗硫化 1 实验材料和方法 性能和较高的高温强度，是极具开发价值的高温结构 金属所研制的GN一2型高能球磨机中进行。元素Fe 收稿日期：2005．08．08；修订日期：2005．11-21 基金项目： 合肥工业大学科技创新基金(103．037016) 作者简介： 汤文明(1968一)，男，合肥工业大学材料科学与工程学 院教授，博士，从事先进材料设计与制备技术研究，获省部级科技进 67at％B)或Fe啪AlMTi。，B∞(原子分数)的成分配料，每 步奖2项，已发表论文40余篇，电话：0551．2901372，E．Mail：wmtang@ hfut．edu．cn。 万方数据 材料热处瑷学报 第27卷