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固液反应球磨过程中三元合金相形成规律及机理研究

蔡建国  
【摘要】:利用反应球磨来制备各种粉体材料已经成了当今粉体科学研究领域的一个热点,但现有的大多数研究都是集中在固—固反应和固—气反应的研究领域。本论文对机械合金化和机械力化学的原理及应用以及国内外研究现状进行了详细的评述,在二元固液反应球磨研究的基础上,对Al-Cu-Co和Al-Cu-Ni三元合金系列的固液反应球磨进行了系统的研究,根据有关试验结果和相关物理化学反应原理,对三元合金固液反应球磨的规律和反应机理作了详细讨论,得到如下实验结果: (1)对于Al-Cu-Co三元合金系:采用Co球在Cu质球磨罐内球磨Al-33.2wt%Cu合金熔体,在923K和973K球磨12h时生成的三元化合物是Al_(65)Co_(15)Cu_(20)粉末,在923K和1023K球磨24h时生成的三元化合物是Al_(69)Co_(25)Cu_6粉末;当球磨Al-54wt%Cu(Al_2Cu)合金熔体时,在893K和993K分别球磨12h和24h时生成的三元化合物均是Al_(65)Co_(15)Cu_(20)粉末;当球磨Al-70wt%Cu(AlCu)合金熔体时,在1073K、12h和1123K、12h时难以生成三元金属间化合物,在1123K、24h时生成的三元化合物是Al_(65)Co_(15)Cu_(20)粉末;采用Al-Cu-Co固液反应球磨得到的金属间化合物粉末为纳米粒子。 (2)对于Al-Cu-Ni三元合金系:采用Ni球球磨Al-33.2wt%Cu合金熔体时,在893K球磨12h和24h时生成的三元化合物均是Al_7Cu_4Ni粉末;当球磨Al-54wt%Cu(Al_2Cu)合金熔体时,在893K球磨12h形成的三元化合物是Al_7Cu_4Ni粉末,在993K球磨24h时生成的三元化合物是Al_(0.28)Cu_(0.69)Ni_(0-)粉末;当球磨Al-70wt%Cu(AlCu)合金熔体时,在1123K、球磨24h时生成的三元化合物是Al_(0.28)Cu_(0.69)Ni_(0-)粉末;采用Al-Cu-Ni固液反应球磨得到的金属间化合物粉末为150 湖南大学硕士论文 中文摘要 纳米左右的细微粒子。 (3)在固液反应球磨过程中三元金属间化合物相的生成过程及成分与二元 母合金熔体成分有很大关系,即三元合金的元素摩尔比接近于二元母合金的中元 素的摩尔比;三元合金产物成分中固相第三组元的成分含量与二元母合金熔体成 分有很大关系;提高反应球磨温度、延长球磨时间有利于三元合金产物的形成; 延长球磨时间,形成的三元合金产物中磨球的成分增加;反应球磨温度超出二元 母合金熔点越高,球磨反应越容易进行。 在固液反应球磨的整体模型,即打击一剥落反应模型的基础上,提出了三元 合金固液反应球磨的模型。根据机械力化学理论,提出了固液反应球磨机理,该 机理从机械力对固相粉末的作用效果、机械力对液相的作用效果、固液扩散的作 用效果和新生表面的作用效果等方面描述了固液球磨反应过程。 关键词机械合金化,固液反应球磨,机械力化学,三元合金,金属间化合物, 纳米粉末,Al一Cu一CO合金,Al一Cu一Ni合金 少


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