非晶纳米晶1-课件（PPT·精·选）.ppt

Company LogoAdd pany Slogan机械合金化制备纳米晶与非晶Al-Pb 系粉末简介目录1实验方法2分析与讨论3总结4简介? Al-Pb 系轴瓦合金比Al-Sn 系轴瓦合金更容易在摩擦表面形成铅自润滑膜,表面性能更优越,且Pb 的价格仅为Sn 的1/10~1/20;同时铝基轴瓦材料的疲劳强度约为巴氏合金的两倍,具有质轻、高导热性、高耐腐蚀性和良好的摩擦磨损性能等特点。因此Al-Pb 系合金被认为是具有前途的轴瓦材料之一,研究开发新型的Al-Pb 系耐磨合金具有重要的技术意义和经济意义。?但由于Al 与Pb 在室温不互溶,而且在高温也存在较宽的固溶间隙,同时Al 与Pb 之间较大的密度差异以及凝固点的差异,导致了用常规方法难以制备出Pb 粒子细小均匀弥散分布在Al 基体上的Al-Pb 轴瓦合金。而通过机械合金化可制备出Pb 粒子细小均匀弥散分布的Al-Pb 轴瓦合金。?研究表明:在Al-Pb 二元合金中添加一定量的其它组元,可以进一步提高合金的性能,使其抗摩擦磨损性能优于纯二组元的Al-Pb 合金。例如,在Al-Pb二元合金中加入少量的Sn 可以提高Pb 相的抗腐蚀性能;Cu 可以提高基体的强度;Si 可以提高Al-Pb 合金的磨损抗力和提高基体强度。实验方法?将纯度(质量分数)%Al,%Pb,%Si,%Cu,%Sn, mm 的原始粉末按Al-15%Pb-4%Si-1%Sn-%Cu( 质量分数,下同) 混合,并加入1%的过程控制剂硬脂酸(PCA),在搅拌式高能球磨机中进行球磨,球罐为不锈钢。采用直径为6 mm 的GCr15 轴承钢球做研磨球,,球磨过程始终在氩气保护和循环水冷却的条件下进行。球料比和球磨转速选用两种参数:球料比25:1,球磨转速450 r/min;球料比8:1,球磨转速280 r/min。?采用Rigaku D/max-3C 型X 射线衍射仪对混合粉末的组织结构和晶粒尺寸进行分析,采用CuKα辐射,并根据XRD 的半高宽计算出晶粒的大小。其计算公式为[5]:,其中d 为晶粒尺寸,单位nm;ε为晶格畸变量;λ为衍射波长;其值λ= nm;B 为扣除非球磨因素(例如仪器、测量条件、原始粉末的畸变等)引起宽化后的值,用Warren 法计算:2S2M2B = B?B,其中BS为原始粉末衍射峰半高宽值,BM为球磨粉末相应峰的半高宽值。采用JEM-200CX 型透射电镜(TEM)分析了微观结构形貌, mm·nm。分析与讨论- 球磨粉末的XRD 分析分析与讨论-球磨粉末的XRD 分析?随球磨时间的增加,Al 和Pb 的衍射峰都发生了宽化;在相同球磨时间下,球料比越大、转速越高,其Al 和Pb 的衍射峰宽化越明显,峰值越低。在球料比为25:1、转速为450 r/min 的条件下,经过40 h 球磨的衍射峰明显变低变宽,逐渐向非晶的漫散射峰转变,从文章后面的透射电镜分析也表明,部分纳米晶向非晶发生了转变。Si 的衍射峰随球磨时间的增加而降低,但在任何一个衍射图上都可以看到Si 峰的存在,表明并没有发生完全的固溶,部分Si 还以单质的形式存在于系统中。而对于Cu 峰在球磨开始时还存在一个小的衍射峰,但经过长时间球磨后几乎看不到Cu 峰的存在,同时衍射图中没有发现Cu 的新相生成,表明Cu 固溶于其它组元的晶体内;在所有衍射图形中都不曾观察到Sn 峰的存在,也没有Sn 的化合物生成,这是因为Sn 的含量过于少,达不到X 射线衍射所需要的组元百分比,因此观察不到Sn 峰。经分析,混合粉末经过球磨后,组元之间发生了相互的固溶,Cu 和Si 固溶于Al 的晶体中,而Sn 则固溶于Pb 晶体中,并且Al 和Pb 发生了互溶,形成了Al/Pb 超饱和固溶体。分析与讨论-球磨粉末的XRD 分析分析与讨论-球磨粉末的XRD 分析?图2 表明,Al 和Pb 的晶粒尺寸随球磨时间的增加而减小,经过一定的球磨时间后都能获得纳米晶粉末。在同一球磨工艺条件下,球磨对Pb 晶粒的作用效果明显大于对Al 晶粒的作用效果,Pb 晶粒细化的程度比Al 晶粒快。转速为450 r/min、球料比为25:1 的混合粉末的合金化程度很快,在球磨9 h 后,晶粒就达到纳米级(在这里指晶粒尺寸在100 nm 以内称为纳米晶),而转速为280 r/min、球料比为8:1 的球磨条件下,混合粉末需要大于40 h 的球磨才能获得纳米晶超饱和固溶体。分析与讨论-球磨粉末的透射电镜分析分析与讨论-球磨粉末的透射电镜分析? 图 3 为混合粉末在球料比为 8:1、转速 280 r/min工艺下,经 60 h 球磨后的混合粉末 TEM 照片及其选区衍