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特的優(yōu)良性能在航天航空等國防技術(shù)領(lǐng)域和機械、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)的研究鮮有報道，對于三元金屬間化合物的形成機理研究僅限于模式識別研究和計算預(yù)測。因而進一步開發(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)制備二元納米級的金屬間化合物粉體的研究基礎(chǔ)上，進一步探索三元金屬間化合物的制備及形成機理研究：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，并隨球磨時間從12h延長至48h，Al7Cu4Ni粉末質(zhì)量分數(shù)逐步增加；在1123K溫度下，對Al2Cu熔體進行反應(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，同時隨球磨時間的延長，Al4Cu9及Al7Cu4Ni粉末質(zhì)量分數(shù)

4、減少，而逐步過渡到 Al7Cu23Ni粉末；在1123K溫度下，對AlCu熔體進行反應(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，粒徑范圍

5、在100～150納米，掃描電鏡觀察，粉體呈團絮狀。
　?。?）采用比 Ni熔點更高的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，以及球磨時間的延長，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，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、球磨時間的延長，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。
　　（4）采用比Mo熔點更高的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、球磨時間的延長，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