機械合金化和放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備塊體非晶合金.pdf

1、本課題以Ti基非晶合金為研究對象，目的是探索制備塊體非晶合金及其復合材料的放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)及工藝。 課題所研究的Ti基非晶合金的名義成分為Ti50Cu23Ni20Sn7，其非晶合金粉體的制備是通過機械合金化的方法實現(xiàn)的。為此，課題首先探索了金屬粉末在行星式球磨機中進行球磨，從而實現(xiàn)合金化并逐漸形成非晶態(tài)合金的工藝過程。主要研究了在不同球磨機轉(zhuǎn)速和不同球料比的條件下，金屬粉末逐漸實現(xiàn)合金化，并最終形成非晶合金粉體所需要

2、的球磨時間。球磨實驗過程中采用X射線衍射儀(XRD)分析了球磨工藝對非晶態(tài)合金粉體形成的影響；采用掃描電鏡(SEM)觀察了非晶合金粉體的形貌；采用熒光分析儀分析了非晶合金粉體的實際元素成份；采用差示熱分析儀(DSC)測量了粉體的過冷液相區(qū)溫度，即非晶轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度T。 將機械合金化法制備的非晶合金粉體，裝入硬質(zhì)合金模具中，進行預壓后，放入放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)，快速燒結(jié)成塊體試樣。燒結(jié)前應將燒結(jié)爐內(nèi)抽成真空，以防止燒結(jié)時發(fā)生

3、氧化，并增加燒結(jié)試樣的致密度。在燒結(jié)試驗中，根據(jù)DSC測得的非晶轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度，采用非晶合金粉體過冷液相區(qū)中間隔為10℃的幾個不同的燒結(jié)溫度進行燒結(jié)，其燒結(jié)壓力均為500MPa，保溫時間均為1min。使用XRD分析了燒結(jié)溫度對塊體燒結(jié)試樣非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的影響；利用DSC研究了塊體非晶合金試樣的熱力學性能，采用SEM觀察了塊體非晶合金試樣的斷口形貌；利用阿基米德法測出了各燒結(jié)試樣的密度；利用納米壓痕實驗測定了燒結(jié)試樣的彈性模量和顯微硬度。

4、 通過XRD和DSC分析發(fā)現(xiàn)，各燒結(jié)試樣基本為非晶態(tài)；在非晶轉(zhuǎn)變溫度Tg附近進行燒結(jié)時，燒結(jié)試樣基本為完全非晶態(tài)，燒結(jié)過程所造成的晶化現(xiàn)象甚微，而在靠近晶化溫度Tx附近進行燒結(jié)時，燒結(jié)試樣已經(jīng)出現(xiàn)了部分晶化的現(xiàn)象；密度測試結(jié)果表明，燒結(jié)試樣的燒結(jié)致密度隨著燒結(jié)溫度的增加而增加；納米壓痕測試結(jié)果表明，在500℃燒結(jié)時，燒結(jié)試樣的彈性模量和顯微硬度均達到最大值。 本課題的研究結(jié)果表明利用機械合金化技術(shù)制備非晶合金粉體是可行的