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机械合金化法制备超细TiC颗粒及其增强铜基复合材料的研究

程抱昌

  自蔓延高温合成技术(SHS)和机械合金化技术(MA)是七十年代发展起来的制备材料的两种新技术。它们在材料领域得到了广泛的应用。一些高放热反应例如Ti和C可通过机械球磨来诱发自蔓延反应(MSR),使SHS和MA相结合成为MSR技术。本实验利用MSR和MA技术制备了超细颗粒纳米晶TiC和用此TiC作增强相的弥散强化铜基复合材料。在本论文中,Ti和C经机械诱发自蔓延反应过程和影响因素被详细地描述了。用EPMA,X-ray和激光粒度仪等仪器研究了Ti和C混合粉末在球磨过程中的结构变化、晶粒尺寸、颗粒度和粉末颗粒形貌。结果显示Ti和C混合粉末经120分钟左右球磨可被诱发发生反应,生成平均晶粒度为25nm,平均颗粒度为5.64um左右的TiC粉末。随球磨时间的延长,平均晶粒度下降,10小时达到7nm;颗粒有团聚的倾向,球磨28小时后平均颗粒度达到40.61um。晶格畸变相对较低,衍射峰的宽化主要是由于晶粒的细化所引起的。刚发生反应后生成的TiC晶格常数大于标准值,随着过度球磨晶格常数降低。产物粉末具有SHS反应多孔特征。球料比、球径大小、反应物料配比、过程控制剂和球磨机的类型等外界因素对反应动力学中的孕育期产生重要的影响。MSR反应受外界因素影响较大,反应孕育期随球料比增大而降低。当磨球密度和球料比一定时,增大磨球半径,则孕育期将延长。球磨Cu-Ti-C混合粉末时,当Cu的质量含量为80%时,球磨开始阶段Ti和C固溶于Cu基体中形成过饱和固溶体。在行星式球磨机中球磨10小时后Ti和C偏聚析出发生反应生成TiC。机械合金化中晶粒和颗粒的细化以及亚晶界和位错等缺陷的产生是形成过饱和固溶体和第二相沉淀析出的重要原因。当C含量增加一倍时球磨过程机制将发生变化,生成的TiC又能固溶于铜基体中,昆明理工大学硕士研究生学位论文摘 要随着过度球磨,当CU 晶粒度下降以后,nC 又偏聚到晶界等处析出。由 CU.TIC和 Cll.TIC混合粉末经机械球磨后,再经压制、烧结和热挤压制备成 n 弥散强化铜基复合材料。该体系的最佳烧结温度为900℃。该材料具有均匀的显微组织和良好的性能。该材料的相对密度、延展性和导电性随球磨时间的延长和 TIC 含量的增高而降低,但其硬度、屈服强度和抗拉强度等力学性能却随球磨时间的延长和 TIC含量的提高而增大。C\-2.SWt%TIC球磨 15 ’J\时后制成的复合材料经热挤压后致密度可达到94%,屈服强度达到420MPa,抗拉强度可达到470MPa。……   
[关键词]:自蔓延高温合成技术;机械诱发自蔓延反应;机械合金化;TiC;纳米晶;铜基复合材料;弥散强化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2001年