納米晶鎳鋁及其復(fù)合材料的機械合金化制備研究.pdf

1、機械合金化是制備合金及化合物的一種新型材料制備方法，主要利用機械能在固態(tài)下實現(xiàn)原子擴散、固態(tài)反應(yīng)、相變等過程。機械合金化技術(shù)可制備微晶、非晶和納米晶材料，制備合金可根據(jù)需要任意選擇組元調(diào)整成分，還能夠擴展合金固溶體的固溶度，在固溶下獲得亞穩(wěn)相和金屬間化合物。因此，機械合金化技術(shù)是一種很有前途的材料制備技術(shù)。 本文采用機械合金化技術(shù)，以元素粉末為原料，制備出NiAl、過飽和固溶NiAl和定量微合金化NiAl，對機械合金化產(chǎn)物進(jìn)行熱

2、處理及堿液活化浸取，制備出Raney Ni；采用高能球磨與放電等離子燒結(jié)相結(jié)合的熱機械合金化技術(shù)，將元素粉末原料制備出NiAl-TiC塊狀內(nèi)生復(fù)合材料。利用X射線衍射、掃描電鏡、電子探針以及力學(xué)性能測試等材料分析技術(shù)對制備產(chǎn)物進(jìn)行組織和性能研究，并對NiAl金屬間化合物及過飽和NiAl合金的機械合金化合成機理進(jìn)行了探討。 研究表明：元素粉末通過機械合金化可以制備出成分均勻的納米晶NiAl金屬間化合物、過飽和固溶NiAl合金以及微

3、合金化NiAl金屬間化合物。將機械合金化制備產(chǎn)物熱處理后，產(chǎn)物的平均晶粒尺寸增大，粉末原來的形貌消失，顆粒均勻圓潤，顆粒邊界出現(xiàn)相互熔合及顆粒吞并現(xiàn)象。過飽和固溶程度較大的NiAl合金會在熱處理過程中發(fā)生固態(tài)相變，生成新相，NiAl及過飽和固溶程度較弱的NiAl合金在熱處理后保持原有的相組成。 納米晶NiAl金屬間化合物的機械合金化合成機理為機械合金化誘導(dǎo)的燃燒合成機理。納米晶過飽和固溶NiAl合金的機械合金化合成機理為Ni-A

4、l首先燃燒合成NiAl，非化學(xué)計量比的Al原子隨后通過界面原子擴散機理，溶入NiAl相形成NiAl的過飽和固溶體。 對機械合金化制備的納米晶Ni-Al合金采用常規(guī)工藝進(jìn)行活化浸取處理，制備出Raney Ni及其合金催化劑。Ni20Al80體系機械合金化制備產(chǎn)物最易活化得到單質(zhì)RaneyNi；Ni30Al70體系機械合金化制備產(chǎn)物浸取后得到以NiAl為基體的Raney Ni；Ni50Al50體系機械合金化制備產(chǎn)物浸取后得到以NiA

5、l和Ni3Al為基體的Raney Ni。機械合金化制備的Ni-Al合金中的Al原子易于浸取，打破了浸取工藝對傳統(tǒng)方法制備Ni-Al合金的相組成限制。機械合金化制備的Raney Ni具有晶粒細(xì)小、組織均勻，成分可調(diào)等優(yōu)勢，在制備工藝過程和產(chǎn)物的成分組織形貌上優(yōu)于商業(yè)產(chǎn)品Raney Ni。在Raney Ni前置體合金的制備過程中，添加少量Ti、Fe、Cr等其它合金元素，可以得到成分均勻、組織形貌較好、含有活性助劑的Raney Ni合金催化劑