高能球磨制备非晶粉末的形成机理及形成能力的研究综述

综述了高能球磨制备非晶粉末的热力学条件和动力学条件以及非晶转变机制,介绍了工艺参数对非晶形成的影响以及合金粉末在高能球磨条件下的非晶形成能力预测理论。对利用高能球磨制备非晶粉末时的合金成分设计有一定的意义。

大块非晶合金制备新技术——非晶粉末固结成形法

大块非晶材料是一种高性能的结构材料,并具有优异的软磁性能。综述了大块非晶材料的发展过程及应用现状,对快速凝固粉末冶金技术(RS/RM)在大块非晶材料制备方面的重要作用进行了评述。

机械合金化制备TiCuNiSnTa非晶粉末的研究

采用机械合金化(MA)方法,选择Ti-Cu-Ni-Sn-Ta合金体系,通过高能球磨制备钛基非晶粉末。研究球磨时间对钛基混合粉末的形貌、组织结构演化和热稳定性的影响以及合金成分对非晶形成能力的影响,并对合成的粉末进行了XRD分析。结果表明,球磨时间对非晶的形成和晶粒细化有显著影响,球磨后粉末各组元呈均匀化弥散分布;成分为Ti64Cu11.2Ni9.6Sn3.2Ta12的合金具有较宽的过冷液相区,最终获得了Ti基非晶复合材料,而成分为Ti58.8Cu1.1Ni3.2Sn5Ta31.9的合金在高能球磨过程中没有发生非晶转变。

机械合金化制备(Fe_(0.6)Co_(0.1)Ni_(0.3))_(70)Zr_6B_(11)Si_(13)非晶粉末的研究

采用机械合金化制备成分配比为(Fe0.6Co0.1Ni0.3)70Zr6B11Si13的非晶粉末。利用XRD、SEM、差示扫描量热仪(DSC)研究了球磨时间对粉末相组织、粉末形貌及热行为的影响。实验结果表明,在球磨初期,粉末颗粒较大并形成了α-Fe固溶体。随着球磨时间的增加,粉末颗粒逐渐变小,更多的元素融入α-Fe固溶体中,导致固溶体的自由能增加,最终形成了非晶粉末。球磨80 h后非晶相含量最高,粉末呈近球状。

铁基非晶粉末对金刚石工具胎体的影响

将不同质量分数(分别为0,5%,10%和15%)的铁基非晶粉末加入铁基预合金粉末胎体中,通过热压烧结制成胎体试样后,测试其洛氏硬度、抗弯强度及磨损率。当不添加非晶粉末时,普通胎体的洛氏硬度、抗弯强度和磨损率分别为104.6 HRB,610 MPa和3.3;加入10%的非晶粉末后,其洛氏硬度和抗弯强度分别提高至107.7 HRB和965 MPa,比原胎体分别提高了3.0%和58.2%,磨损率降低至0.9,降低了72.7%;加入15%的非晶粉末后,其洛氏硬度和抗弯强度分别提高至110.0 HRB和790 MPa,分别提高了5.2%和29.5%,磨损率降低至0.6,降低了81.8%。因而铁基非晶粉末的加入可以显著提高胎体试样的机械性能和耐磨性。此外,铁基非晶粉末的DSC及XRD测试发现,在500~700℃时,铁基非晶粉末会产生晶体化相变,NiSi相中融入了B元素转化成NiSiB相,CrFe相中融入了Si元素形成SiCrFe相,都起到改善胎体结构、提高胎体性能的目的。

机械合金化制备Nd_(60)Fe_(20)Al_(10)Co_(10)非晶粉末的研究

利用机械合金化制备Nd60Fe20Al10Co10非晶粉末,采用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究Nd60Fe20Al10Co10非晶的形成过程、磁性能变化及其与成分结构的关系。结果表明,90min后Al原子溶入Nd原子形成固溶体。球磨2h后出现少量非晶,20h后Co单质和Nd单质消失,组织为非晶相(含少量的α Fe)。球磨100h最终得到非晶+少量的α Fe纳米晶。球磨过程中,矫顽力随着合金中非晶的量增加而升高,球磨20h矫顽力达到43kA/m。Nd60Fe20Al10Co10合金具有硬磁性是由于非晶相的存在而造成的。

非晶粉末的制造及多种应用方法

本文提出一些值得广大粉末冶金工作者重视的用粉末冶金制粉方法。对非晶粉末直接利用或用一些熔点较低的塑料等进行固结,在不改变材料成分的情况下发挥非晶组织的物理和机械性能。

Co-B非晶粉末的化学还原法制备及晶化研究

用NaBH4还原CoCl2水溶液中的Co2+离子成功制备出Co-B二元超细粉末.用化学分析法分析了反应产物中的硼的质量分数;用X射线衍射及选区电子衍射研究了所制备粉末的结构;用扫描电镜及透射电镜观察了粉末的形貌和粒径;用差示扫描量热法研究了成分为Co74.4B25.6的非晶粉末的非等温晶化动力学.实验结果表明,NaBH4溶液往CoCl2水溶液中的加入速度对粉末中的硼含量有较大影响,当加入速度由0.58 ml/min提高到1.17ml/min时,产物中硼的原子数分数由22.2%增加到28.6%.所制备的粉末由粒径小于100 nm团聚颗粒组成.在实验选定的三种分散剂中,酒石酸钠的分散效果相对较好.所制备的不同成分的粉末都具有非晶结构,并且Co74.4B25.6非晶粉末的晶化通过一个放热反应完成.差示扫描量热曲线上没有显示玻璃化转变,也不存在过冷液相区.X射线衍射结果显示晶化析出相为Co、Co2B及Co3B.采用Kissinger峰移法计算出该合金表观晶化激活能为(422.76±4.89)kJ/mol.

水气联合雾化制备的Fe_(72)Si_(10.7)B_(10.7)Cr_(2.2)P_(1.5)C_(2.9)非晶粉末的结构及软磁性能

采用水气联合雾化法制备了Fe_(72)Si_(10.7)B_(10.7)Cr_(2.2)P_(1.5)C_(2.9)(at%)合金粉末,并利用扫描电镜、X射线衍射仪和DSC差示扫描量热仪、振动样品磁强计等分析检测手段研究了合金的晶体结构、非晶形成能力及磁性能。结果表明,水气联合雾化非晶粉末粒度较细,球形度较好且表面光洁,组织结构均匀,合金为单一的非晶结构;合金比饱和磁化强度达到167.61 A·m^2/kg,在100 kHz、Bm=100 mT条件下,合金磁粉芯铁损Pc<800 mW/cm^3,且在100 Oe条件下,其磁导率降幅仅为22%,综合软磁性能优异。

从Si-C-N非晶粉末制备α-Si_3N_4纳米线

以溶胶-凝胶法合成了Si-C-N非晶前驱体粉末，在不添加催化剂的条件下，通过高温还原氮化反应制备了α-Si3N。纳米线．用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征和分析了α-Si3N4纳米线．XRD分析表明，在所得产物中，除了未完全反应的非晶SiO2外，主要是α-SisNt，Si2N2O以及少量的β-SiC．TEM和SEM分析显示，合成的α-Si3N4纳米线直径为100～150nm，长几十μm，α-Si3N4纳米线的生长机制是气固（VS）生长机制。

电磁屏蔽涂料用非晶粉末偶联处理研究

非晶合金粉末作为电磁屏蔽涂料的填料应用的还较少。本文分别使用1%～10%的KH-550硅烷偶联剂对自制的钴基非晶合金粉末进行了偶联处理。通过SEM和TGA对偶联处理后的粉末分析后认为,偶联剂的较佳用量在2%左右。

两种粒径Fe_(79.7)Ni_(2.5)Si_(7.9)B_(9.8)非晶粉末的高频吸波性能

采用水雾化法制备了Fe79.7Ni2.5Si7.9B9.8非晶粉末,并通过筛分获得粒径不同的非晶合金粉末。研究不同粒径的非晶粉末在1~10 GHz频率范围内的介电性能和磁导率,同时计算不同粒径的非晶粉末的复合材料所对应的反射损耗。研究表明,粉末粒度以及试样厚度对非晶粉末材料的高频吸波性能有明显影响。

用机械球磨法制备FeSiAl非晶粉末的Mssbauer研究

本文通过对机械球磨方法制备的FeSiAl非晶粉末进行Mssbauer谱分析,研究非晶的形成过程。经12小时球磨后,基体组织中非晶含量高达80％以上,将其非晶粉末压制退火后仍为原来的DO_3结构。

FeCoB非晶粉末吸波性能研究

为研究FeCoB非晶粉末的吸波性能,利用单棍快淬法和高能球磨工艺制备FeCoB非晶粉末,以石蜡为基体,用模压法制备出非晶粉末复合材料,利用XRD,SEM和网络矢量分析仪,研究了不同质量分数的FeCoB非晶粉末对复合材料吸波性能的影响.结果表明:随着FeCoB非晶粉末质量分数的增加,复合材料的吸波性能呈现先增强后减弱的态势;在质量分数为60%时,其最大反射损耗值达到了-50.3 d B,此时涂层厚度仅为2.5 mm,并且具有5.92 GHz(RL<-10 d B)的有效吸收宽频特性.说明60%质量分数的FeCoB非晶粉末复合材料具有非常优异的吸波性能.

CoFeZr薄片非晶粉末的制备及应用

随着电子技术应用的飞速发展，在我们周围的电磁波越来越强，其干扰等危害问题就变的非常突出，抗电磁波干扰就要屏蔽电磁波，目前一般采用软磁材料如尖晶石类的铁氧体，铁磁合金等作为吸收电磁波材料。其原理是通过这种材料将电磁波转变为热。

Cu_(64)Zr_(36)非晶合金粉末的高温氧化行为

通过气体雾化法制备Cu_(64)Zr_(36)非晶合金粉末。采用XRD、DSC、TGA、SEM和TEM等测试手段研究Cu_(64)Zr_(36)非晶合金粉末在内部因素(粉末粒径)和外部因素(氧化温度和氧化时间)影响下的高温氧化行为。分析非晶合金粉末的氧化动力学、氧化物组成、表面形貌和显微组织演变。实验结果表明,Cu_(64)Zr_(36)非晶合金粉末氧化后表面形成多层氧化物,氧化层主要成分为t-ZrO_(2)、m-ZrO_(2)、Cu_2O和CuO。氧化动力学遵循双级抛物线速率定律。氧化过程以O离子向内扩散和Cu离子向外扩散控制。热力学分析表明,随着粉末粒径的减小,氧化反应的吉布斯自由能变大,导致粒径更小的粉末氧化更为迅速且完全。

Fe-Cr-Si-B-C合金粉末非晶形成能力及其软磁性能

针对雾化Fe-Cr-Si-B-C合金粉末的非晶形成能力及软磁性能进行了分析。结果表明,从热力学角度而言,该成分合金具有较大的液固转变吉布斯自由能,且混合焓、混合熵、原子半径差异等参数值较好地满足高非晶形成能力的成分设计要求;从动力学角度而言,该合金的高非晶形成能力和高热稳定性主要源于其相对较高的结晶成核和晶体生长表观激活能;同时,Fe-Cr-Si-B-C非晶软磁合金粉末具有良好的软磁特性,饱和磁化强度和矫顽力分别为157.41 emu/g和0.65 Oe,复合粉心在1 MHz处有效磁导率为16.8,品质因数为96.8,且在100 Oe直流偏置场作用下磁导率维持在87.8%的水平。

非晶薄带制备粉末技术及其特性

本文以低成本的非晶废带(成分Fe78Si9B13)为原料,使用锤击式破碎和流化床式气流磨相结合的破碎方法,通过优化工艺参数制备出了形貌呈四方形、粒径分布均匀的非晶合金粉末。在一定压力下对非晶粉末进行压制成形后再固化处理便可制成非晶磁粉芯。经测试发现,非晶粉芯在磁导率和高频损耗等方面性能良好,有望替代铁硅铝磁粉芯成为新一代磁粉芯。

水雾化制备Fe-Si-B-C非晶软磁粉末及其晶化过程的研究

采用水雾化方法制备了Fe-Si-B-C四元非晶合金粉末。研究了粉末的粒度分布、相结构、微观形貌、热稳定性以及基本软磁性能,并通过Kissinger峰移法计算了其晶化时所需的激活能。结果表明,通过水雾化方法制备的Fe-Si-B-C四元软磁粉末的粒度分布合理;粒径小于38μm的粉末为完全非晶结构,且粉末表面光滑,内部成分均匀;非晶粉末的初始结晶温度为542.15℃,且升温过程中存在2个晶化放热峰;2个晶化反应对应的晶化激活能分别为463.92 k J/mol和910.21 k J/mol;粉末的饱和磁感应强度和矫顽力分别为1.08 T和111.4 A/m。