球磨法制備Co納米晶晶粒長大動力學研究.pdf

1、金屬納米晶材料因其在許多方面具有比傳統(tǒng)粗晶材料更優(yōu)異的性能而受到物理、化學、材料科學與工程諸多領域科學家的廣泛重視。其中納米晶粒長大及其控制問題一直是納米科學與技術領域研究的熱點方向。研究納米晶材料的熱穩(wěn)定性和納米晶粒長大特征對保持納米尺度顯微組織及其優(yōu)異性能具有十分重要的科學意義和實用價值。本文以高能球磨法制備的Co納米晶為研究對象，考察其在不同溫度、不同保溫時間、以及含有第二相顆粒情況下的納米晶粒長大動力學特性及其規(guī)律。 首

2、先，本文通過實驗探索，確定出高能球磨法制備純Co納米晶粉末的穩(wěn)定工藝。通過調整工藝參數(球料配比、球磨機轉速、球磨時間等)，在氬氣保護下制備出平均晶粒尺寸約為20nm的納米晶粉末，并且納米晶粒尺寸分布均勻，具有高的純度。 然后，對高能球磨制備的純Co納米晶粉末在不同溫度下進行保溫1小時的熱處理，考察晶粒隨不同溫度的長大動力學特征。發(fā)現在550℃臨界溫度Co納米晶粒會發(fā)生突發(fā)性快速長大。通過DSC分析升溫過程中能量變化及不同溫度下

3、晶粒精細結構特征的分析，我們提出殘余的球磨儲存能作為額外驅動力促使具有小角度晶界的相鄰晶粒向同種位向轉動，進而聚合發(fā)生粗化的機制，因而導致了納米晶粒的突發(fā)快速長大； 隨后，對純Co納米晶粉末進行550℃等溫條件下保溫不同時間的晶粒長大動力學研究，發(fā)現在保溫初期晶粒長大較迅速，隨保溫時間延長晶粒長大速率減小。以晶粒長大動力學方程表征時，晶粒長大指數是一個由初期的1.2至后期的4.2逐漸變化的參數。深入分析表明仍然是球磨儲存能作為附

4、加驅動力的相鄰晶粒轉動聚合長大機制促進了納米晶粒保溫初期的快速長大。 最后，在前面所做工作基礎上，研究在第二相粒子存在的情況下納米晶粒長大的動力學特征，考察粒子對納米晶粒長大的阻礙作用。發(fā)現3％體積含量、混合均勻的第二相粒子能穩(wěn)定釘扎在納米晶界上，阻礙納米晶粒發(fā)生轉動，從而抑制了納米晶粒的突發(fā)快速長大。 本文發(fā)現了球磨制備的純Co納米晶粒發(fā)生突發(fā)快速長大的溫度和時間，并通過深入分析，提出了在殘余球磨儲存能作為額外驅動力、