论文部分内容阅读
机械合金化应用于制备材料通常在室温下进行,不受组分之间熔点差的限制,与传统冶金方法相比更加适用于高熔点一低熔点体系合金化的制备以及低熔点金属体系固态化学转化的研究。W、In的熔点相差3650℃,目前尚未见有关W-In化合物的报道。我们首次利用高能球磨法在室温下制备了Lr16.7W83.3固溶体。W-In体系混和热为正并且组分之间力学性能有很大的差异。W-16.7at.%In混合粉末经球磨55h后,其XRD图显示为单一的BCC相,采用XRD、DSC和基于德拜方程的计算模拟,证明了所得产物为成分均匀的固溶体,通过SEM图表征了混合粉末在球磨不同阶段的微观形貌。退火实验表明In16.7W83.3固溶体在低于600℃下是稳定的,而高于600℃时分解为单质W和In,表明球磨制备的In-W固溶体具有较高的稳定性。球磨作用诱导的深度塑性形变促进非互溶体系的机械混合,基于Ma等人的理论我们认为In-W体系高频率剪切力的作用下发生严重塑性形变和界面粗糙,直至固溶体的形成。我们讨论了形成In-W固溶体高稳定性的几个因素。研究了In2O3+Al(Ⅰ)、SnO2+Al(Ⅱ)、和In2O3/SnO2+Al(Ⅲ)体系在球磨作用下的固态化学转变。在我们的实验条件下,Ⅰ、Ⅱ体系中各自析出了In和Sn的单质,单质金属和Al都没有发生合金化。In2O3/SnO2+Al体系在球磨时间达到12h后主要组分为InSn4金属间化合物,继续的球磨和Fe杂质的引入使InSn4发生分解,部分生成FeSn2型的物相。其原因是FeSn2具有更高的熔点和更低的Gipps自由能。以W粉及石墨为原料,利用高能球磨法一步合成了纳米级WC粉体。研究了W粉的表面活性、球磨机转速、球磨介质和密封条件等因素对W和C合金化的影响。W粉经H2还原后,去除了覆盖其表面的氧化膜,加速了WC的形成。将表面镀镍的纳米碳管(CNTs)和WC粉体(8wt.%Co、0.53wt.%VC)在1450℃下真空烧结。对所得样品进行力学性能测试,发现烧结试样与未加CNTs的样品相比其硬度和韧性均没有得到改善。结合烧结试样断面和裂纹处微观形貌,分析了试样膨胀和力学性能下降的原因,为进一步改进WC—CNTs复合材料打下了基础。