高纯度Al_3Ti粉末的制备及细化

以Ti、Al粉末为原料,对比研究了利用直接烧结法与球磨和烧结结合法制备较纯Al3Ti粉末的Ti、Al摩尔比和温度,并探讨了将该金属间化合物细化至纳米级粉末的可能性。结果表明,球磨和烧结结合法可降低Al3Ti的形成温度,得到更加细小的微米级别的Al3Ti粉末。球磨过程虽未直接形成Al3Ti相,但粉料的细化和良好的结合、形核相的急剧细化、大量新鲜表面的存在、组元活性的增强等促使了反应温度和颗粒大小的降低。球磨烧结时Ti、Al的摩尔比为理论摩尔比1.0∶3.0,大大小于直接烧结法所需的摩尔比1.0∶2.5,且可避免直接烧结反应形成Al3Ti颗粒时内部有可能存在的"Ti核"。利用机械球磨对Al3Ti相的细化表明,可利用常用的设备,在适当的气氛保护下就可制备得到纳米级的金属间化合物。

机械活化对Ti/Al球磨粉放电等离子烧结过程的影响

将Ti、Al单质粉在行星球磨机中以15∶1的球粉比、180 r/min的转速球磨20 h。将所得的球磨粉以100℃/min的升温速率在440~980℃以及40 MPa的压力下以放电等离子法烧结。通过XRD以及EPMA分析了烧结试样中的相及组织形貌,研究了Ti、Al球磨粉在放电等离子烧结过程中的相变规律,并将其与Ti、Al混合粉的相变规律进行对比。结果表明,Ti、Al球磨粉烧结的相变过程可分为4个阶段：颗粒软化阶段、TiAl3生成阶段、中间相生成阶段以及最终产物生成阶段。机械球磨过程细化了粉体颗粒,并发生点阵畸变,导致球磨粉的烧结过程与混合粉相比,具有反应温度低、反应快、烧结容易实现致密化的特点。由于烧结过程中没有出现液相,且高温时晶粒长大迅速,球磨粉的烧结可以由室温起施压,并需在900℃以下温度进行烧结。