機(jī)械合金化制備鐵基納米晶合金粉的研究.pdf

1、Fe基磁性材料因具有良好的磁學(xué)性能和價(jià)格優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于通訊、自動(dòng)化、機(jī)電等領(lǐng)域的電磁部件。另外，由于機(jī)械合金化是一種新型的固態(tài)反應(yīng)技術(shù)，可以制備非晶、納米晶、過飽和固溶體等多種亞穩(wěn)態(tài)材料，近年來廣泛應(yīng)用于材料的制備與改性。因此，研究利用機(jī)械合金化的方法制備Fe基納米晶材料具有十分重要的意義。
　　 行星球磨機(jī)是一種重要的球磨設(shè)備，鑒于其球磨規(guī)律目前尚不清晰，本文首先通過力學(xué)討論，研究了行星球磨機(jī)磨球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為操作參數(shù)的選

2、擇提供依據(jù)。隨后，利用行星球磨機(jī)作為球磨設(shè)備，采用機(jī)械合金化的方法制備了Fe-Al合金粉，利用X-射線衍射(XRD)、形貌、統(tǒng)計(jì)粒徑等手段分析了機(jī)械合金化過程的壓力焊合效應(yīng)和加工硬化，進(jìn)而分析了原子的固溶擴(kuò)散機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、綜合熱分析儀(DSC)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等設(shè)備初步探討了球磨時(shí)間對(duì)機(jī)械合金化制備Fe-Si-Al、Nd-Fe-B納米晶合金粉的晶粒尺寸、微觀形貌、熱穩(wěn)

3、定性、磁學(xué)性能的影響。通過研究，本文獲得主要結(jié)論如下：
　　 1、行星球磨機(jī)磨球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要由磨球所受的離心慣性力決定，當(dāng)離心慣性力的合力在球磨罐徑向的分量指向球磨罐內(nèi)側(cè)時(shí)，磨球?qū)㈦x開磨罐內(nèi)壁，向球磨罐內(nèi)部高速撞擊；反之，磨球受到球磨罐的支持力與其保持平衡，磨球?qū)⒀厍蚰ス迌?nèi)壁運(yùn)動(dòng)。
　　 2、行星球磨機(jī)磨球脫離球磨罐內(nèi)壁的位置可由下面的公式確定。行星球磨機(jī)的球磨強(qiáng)度主要由公轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn)速度決定，轉(zhuǎn)速增大N倍，球磨強(qiáng)度增大

4、約N2倍。磨球的質(zhì)量對(duì)球磨強(qiáng)度也有顯著影響。
　　 sinψ=(ω2/ω1-1)2×r/L
　　 3、機(jī)械合金化制備Fe-Al合金過程中，磨球的機(jī)械力作用會(huì)同時(shí)產(chǎn)生壓力焊合效應(yīng)和加工硬化效應(yīng)，壓力焊合效應(yīng)促使了合金化的進(jìn)行，加工硬化導(dǎo)致合金塊體的粒度降低。球磨初期以壓力焊合效應(yīng)為主，球磨后期以加工硬化為主。
　　 4、球磨強(qiáng)度和Al含量的增大、工藝控制劑的減少，都會(huì)造成Fe-Al合金機(jī)械合金化過程中的壓力焊合效應(yīng)

5、增強(qiáng)。壓力焊合過程中原子的濃度梯度、溫升效應(yīng)及相結(jié)構(gòu)的變化共同促進(jìn)了合金原子的固溶擴(kuò)散，導(dǎo)致了Fe-Al合金化的發(fā)生。
　　 5、利用機(jī)械合金化的方法，球磨40h可以制備出晶粒尺寸約為10nm左右的Fe-Si-Al合金粉。隨球磨時(shí)間的增加，合金粉的晶粒尺寸逐漸下降，微觀應(yīng)變逐漸上升，當(dāng)球磨至一定時(shí)間后，這種變化趨勢變緩。由于內(nèi)部缺陷和位錯(cuò)的大量存在，導(dǎo)致機(jī)械合金化制備出的納米晶合金粉處于不穩(wěn)定的能態(tài)，具有較低的相轉(zhuǎn)變溫度。