机械合金化制备Ti基非晶合金粉体

作     者：张纯 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李强;王葛

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：机械合金化 Ti基非晶合金 玻璃形成能力 临界冷却速度 球磨 

摘      要：块体Ti基非晶合金因其具有质轻、高温下高比强度和高比刚度以及抗蠕变和抗氧化性能等突出优点,在航空、航天等高温材料应用领域有极其广泛的发展前景。但传统块体非晶的制备方法受到了临界冷却速度的限制,在形状和尺寸上很难有所突破。 为了突破临界冷却速度的限制,可采用机械合金化方法先制备Ti基非晶合金粉体,然后利用快速烧结技术固化成型为块体结构。本课题重点探索采用机械合金化技术制备Ti基非晶合金粉体,通过改变球料比、球磨转速和球磨时间等工艺参数,分析各个制备参数对制粉所产生的影响。利用X射线衍射仪(XRD)检测粉体样品非晶化程度,结果发现,在球磨转速300 r/min,球料比20:1,球磨50 h的情况下,Ti50Fe45Sn5合金粉体已经基本实现完全非晶化;利用扫描电子显微镜(SEM)分析和观察Ti50Fe45Sn5粉体的结构和形貌,具备非晶合金粉体的典型形貌特征。 通过大量对比实验,得出较高转速和较大球料比有利于非晶化,并且分析认为非晶相是通过组元间多层膜互扩散反应形成的。采用差示扫描量热分析(DSC)确定了Ti50Fe45Sn5非晶粉体的玻璃转变温度Tg和初始晶化温度Tx1,以及其过冷液相区△Tx为119 K,说明其具有较强的玻璃形成能力。在组元中利用Cu元素全部替代Ti50Fe45Sn5中的Fe元素,对Ti50Cu45Sn5进行机械球磨,未出现明显粘结现象,且XRD检测表明球磨50 h后其基本实现完全非晶化。 本课题的研究结果表明采用机械合金化技术制备Ti基非晶合金粉体是完全可行的,这为采用粉末冶金法制备块体非晶合金奠定了良好基础。