机械合金化制备镁基非晶合金

【摘要】：物质就其原子排列方式来说，可以划分为晶体和非晶体两类。非晶态材料主要 包括氧化物玻璃、高分子聚合物、非晶态半导体以及金属玻璃(非晶合金)。非晶 合金与晶态合金相比，具备许多独特的物理与化学性质，已成为凝聚态物理与新材 料设计的前沿课题。 本文利用机械合金化法制备Mg-Cu系列非晶合金，利用差热分析(DTA)，扫 描电镜分析(SEM)，X衍射(XRD)分析等手段对其进行了研究。 本文首先研究了Mg-Cu二元相图的三个共晶点成分配方和两个化合物成分配 方在球磨条件下的非晶态合金形成能力，XRD结果显示，除一个共晶点成分配方外， 其它所有成分配方都形成了非晶态合金；非晶形成能力由大到小依次为MgCu2(化 合物)，Mg58Cu42(共晶点)，Mg2Cu(化合物)，Mg85． 5Cu14． 5(共晶点)，Mg22Cu78 (共晶点)。根据Davies准则，配方MgCu2的GFA的半经验值ΔT0． 2，应很难形 成非晶态合金，但是，本实验结果显示它的非晶态形成能力(GFA)最强。因此， 作为选择非晶态合金成分的判据来说，Schwarz与Johnson的两个条件准则比Davies 的共晶线准则更加合适。 本文采用X射线衍射和扫描电子显微镜研究了MgCu2和Mg58Cu12混合粉末在 机械合金化过程中的结构和微观形貌变化。结果表明：Mg、Cu粉末在机械合金化 过程中是互溶的，机械合金化可以大大提高它们之间的固溶度；球磨过程中，Mg 原子逐步溶入Cu基体中，形成Mg在Cu中的过饱和固溶体；固溶体的变形能量积 聚到很大时，发生固溶体晶体结构的失稳，最后形成非晶态合金。在相同的球料比 的条件下，提高球磨转速，可以大大促进非晶化的形成过程，缩短非晶形成的时间。 本文还研究了工艺参数对球磨法制备Mg-Cu系非晶态合金的影响，讨论了合 金成分配方、球磨参数、过程控制剂等因素对非晶形成过程的影响。XRD测试结果 表明：能否形成非晶，不仅取决于合金成分，也取决于球磨参数及控制剂的使用， 它们对非晶形成的影响同样非常大。球磨参数(球料比、球磨转速、球磨时间)不 同，传递的能量不同，进而导致球磨法最终产物的热力学状态和结构的变化。