固液反應(yīng)球磨Al-Cu-X金屬間化合物微觀結(jié)構(gòu)及相形成規(guī)律研究.pdf

1、金屬間化合物為基的合金或材料由于獨(dú)特的優(yōu)良性能在航天航空等國(guó)防技術(shù)領(lǐng)域和機(jī)械、冶金、化工、電子等民用工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，目前正在發(fā)展成為一種新型金屬材料。而目前金屬間化合物的制備方法和形成機(jī)理研究主要集中在二元金屬間化合物，關(guān)于三元金屬間化合物的制備及其的微觀結(jié)構(gòu)的研究鮮有報(bào)道，對(duì)于三元金屬間化合物的形成機(jī)理研究?jī)H限于模式識(shí)別研究和計(jì)算預(yù)測(cè)。因而進(jìn)一步開發(fā)和優(yōu)化三元金屬間化合物的制備工藝及其形成機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律尚需系統(tǒng)深入的

2、研究。
　　據(jù)此，本文在陳振華教授發(fā)明的固液反應(yīng)球磨技術(shù)和采用固液反應(yīng)球磨技術(shù)制備二元納米級(jí)的金屬間化合物粉體的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索三元金屬間化合物的制備及形成機(jī)理研究：選取Ni、Co、Mo、W作為磨球，以Al-Cu合金熔體作為球磨介質(zhì)，采用固液反應(yīng)球磨技術(shù)，系統(tǒng)開展Al-Cu-X（X為Ni、Co、Mo、W）三元金屬間化合物的制備研究，獲得的主要規(guī)律如下：
　?。?）采用Ni球固液反應(yīng)球磨Al-Cu熔體，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為80r

3、/min，球料質(zhì)量比為11∶1。在893K溫度下，采用Ni質(zhì)磨球?qū)l5Cu熔體進(jìn)行反應(yīng)球磨，球磨產(chǎn)物除 Al4Cu9二元化合物粉末外，可生成Al7Cu4Ni粉末，并隨球磨時(shí)間從12h延長(zhǎng)至48h，Al7Cu4Ni粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步增加；在1123K溫度下，對(duì)Al2Cu熔體進(jìn)行反應(yīng)球磨，球磨產(chǎn)物除 Al4Cu9二元化合物粉末外，生成了Al7Cu4Ni和Al7Cu23Ni粉末，同時(shí)隨球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，Al4Cu9及Al7Cu4Ni粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)

4、減少，而逐步過(guò)渡到 Al7Cu23Ni粉末；在1123K溫度下，對(duì)AlCu熔體進(jìn)行反應(yīng)球磨，球磨產(chǎn)物除少量的Al4Cu9二元化合物粉末外，主要為Al7Cu23Ni三元金屬間化合物粉末。
　　球磨過(guò)程化合物相的形成規(guī)律為，先形成Al4Cu9相為熱力學(xué)平衡相，繼而在Ni球的球磨作用下，由于機(jī)械力作用生成以 Al4Cu9相為基的第二類固溶體，即AlCuNi三元金屬間化合物；Ni質(zhì)磨球?qū)l-Cu熔體反應(yīng)球磨的產(chǎn)物的粒徑為納米級(jí)，粒徑范圍

5、在100～150納米，掃描電鏡觀察，粉體呈團(tuán)絮狀。
　?。?）采用比 Ni熔點(diǎn)更高的Co球固液反應(yīng)球磨 Al-Cu熔體，可以制備出Al-Cu-Co三元金屬間化合物粉末；隨球磨溫度的提高，以及球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)物除二元Al4Cu9化合物粉末外，首先生成AlCo，繼而生成Al3Co0.55Cu1.45，隨后出現(xiàn) Al65Co15Cu20三元化合物粉末，隨熔體的Cu含量由33.2mass％增加至54mass%時(shí)，產(chǎn)物中Al4Cu9逐漸減

6、少，產(chǎn)物主要為Al3Co0.55Cu1.45和Al65Co15Cu20混合物；Al-Cu-Co固液反應(yīng)球磨過(guò)程中，化合物相的形成規(guī)律為磨球中的Co先與 Al-Cu母合金反應(yīng)生成AlCo，并且 Al-Cu母合金轉(zhuǎn)化成Al4Cu9，然后 Al4Cu9和AlCo的化合物反應(yīng)生成Al-Cu-Co三元金屬間化合物；反應(yīng)產(chǎn)物粒徑約為200nm，單個(gè)顆粒中的晶粒在20納米左右。
　　Al-Cu-Co固液反應(yīng)球磨產(chǎn)物的形成規(guī)律為，Co先和Al-C

7、u母合金反應(yīng)生成AlCo，并且Al-Cu母合金轉(zhuǎn)化成Al4Cu9，然后Al4Cu9和AlCo的化合物反應(yīng)生成Al-Cu-Co三元金屬間化合物的。
　?。?）采用比Co熔點(diǎn)更高的Mo球固液反應(yīng)球磨Al-Cu熔體，球磨初期產(chǎn)物為Al4Cu9和Al5CuMo2混合物，隨球磨溫度的提高、球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)生成了單一的Al5CuMo2三元金屬間化合物粉末；球磨制備的Al5CuMo2三元金屬間化合物粉末粒徑約為200 nm，晶粒度在15nm

8、左右。
　　Al-Cu-Mo固液反應(yīng)球磨反應(yīng)過(guò)程為，首先Al和Mo發(fā)生反應(yīng)生成了Al-Mo的化合物，然后Al-Mo化合物和Al-Cu化合物反應(yīng)生成Al-Cu-Mo的三元化合物。
　?。?）采用比Mo熔點(diǎn)更高的W球固液反應(yīng)球磨Al-Cu熔體，球磨初期產(chǎn)物為 Al4Cu9和Al5CuW2混合物，隨球磨溫度的提高、球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)生成了單一的Al5CuW2三元金屬間化合物粉末；球磨制備的Al5CuW2三元金屬間化合物粉末粒徑約