高能球磨在复合材料制备中的应用.pdf

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1、第22卷第2期桂林工学院学报VOl.22NO.22002年4月JOURNALOFGUILININSTITUTEOFTECHNOLOGYAp~.2002!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1006-544X（2002）02-0174-05高能球磨在复合材料制备中的应用邹正光，李金莲，陈寒元（桂林工学院材料与化学工程系，广西桂林541004）摘要：机械合金化（MA）技术作为一种制备新材料的有效方法已获得广泛的应用.利用该方法可以获得常规条件下很难合成的具有

2、独特性能的新型复合材料，高能球磨是机械合金化技术研究中的最新进展.利用高能球磨可在球磨过程中诱发低温化学反应，可制备性能优异的金属或陶瓷材料.介绍了利用高能球磨进行机械合金化的界面反应机理、固溶分解机理、自蔓延反应机理；高能球磨强度对材料制备的影响；机械合金化在金属基陶瓷复合材料和陶瓷基金属复合材料制备中的应用与发展.关键词：机械合金化；高能球磨；复合材料中图分类号：T@174.758.22文献标识码：A!传统粉末冶金法中，由于受增强体粉末和基-G）多相化学反应，利用这些反应制备出了性能体粉末的粒度、形貌和密度差别的影响，采用机优异的结构材料和

3、功能材料［4］.械混合工艺很难获得增强体颗粒的均匀分布［1］.高能球磨诱发化学反应以其理论研究意义和潜在1反应原理的应用前景引起了材料研究者的关注，它是机械一般来说，有固相参加的多相化学反应过程合金化技术研究中的最新进展.机械合金化是反应剂之间达到原子级结合、克服反应势垒而（MA）是20世纪70年代初发展起来的一种制备发生化学反应的过程，其特点是反应剂之间有界新材料的重要手段之一，它是将两种以上的金属面存在.影响反应速度的因素有反应过程的自由或非金属粉末的混合物，通过高能球磨，最终形能变化、温度、界面特性、扩散速度和扩散层厚成具有微细组织结构的

4、合金或陶瓷粉末.高能球度等.在球磨过程中，粉末颗粒被强烈塑性变形，磨过程中引入了严重的晶格畸变、高密度的缺陷产生应力和应变，颗粒内产生大量的缺陷，这显及纳米级的精细结构，使机械合金化的热力学和著降低了元素的扩散激活能，使得组元间在室温动力学与常温的固态反应有所不同，具有远离平下可显著进行原子或离子扩散；颗粒不断冷焊、衡态的特征［2］.利用MA技术，均质材料在加工断裂，组织细化，形成了无数的扩散／反应偶，同过程中内部析出增强相和剩余的基体相构成的原时扩散距离也大大缩短.应力、应变、缺陷和大位复合材料或纤维增强复合材料，MA技术还制备量纳米晶界、相

5、界产生，使系统储能很高，达十出了一系列纳米级增强体和复合材料以及棒状分几kJ／Ol，粉末活性被大大提高；在球与粉末颗子增强的分子复合材料等［3］粒碰撞瞬间造成界面处的扩散，而且还可以诱发.对MA过程的研究表明，MA过程还可以诱发常温或低温下难以进行此处的多相化学反应，目前已在很多系统中实现的固-固（S-S）、固-液（S-L）和固-气（S了反应.!收稿日期：2001-10-10；修订日期：2001-11-22基金项目：国家自然科学基金（50062001）；广西自然科学基金（桂科0007021）资助项目作者简介：邹正光（1962-），男，湖南双峰人

6、，博士，教授，研究方向为材料合成与性能.第22卷第2期邹正光等：高能球磨在复合材料制备中的应用1751.1界面反应机理影响球磨强度的因素有研磨设备、球径、球在球磨过程中粉末系统的活性达到足够高时，料比CR、转速或频率等.通常，球磨强度越小，球与粉末颗粒相互碰撞的瞬间造成的界面温升诱碰撞引起的粉末塑性变形功和应变能及粉末温升发了此处的化学反应，反应产物将反应剂分开，越小，燃烧点火时间越长，而且可能使燃烧反应变为渐进式［5］反应速度取决于反应剂在产物层内的扩散速度，.由于球磨过程中粉末颗粒不断发生断裂，产生大2.1球料比CR［6］用SPEX-8UU

7、U研磨量的新鲜表面，反应产物被带走，从而维持反应Schaffer和Mccormick的连续进行，直至整个过程结束.CU0／Fe时发现，用8g反应物与3个8g重的球1.2固溶-分解机理一起研磨时发生燃烧反应，而用1g或3g重的球即反应剂元素在金属体内扩散形成过饱和固研磨时，反应则变为渐进式.他们还用振动球磨溶体，随着进一步球磨或热处理则过饱和固溶体机详细研究了CR对CU0／Fe燃烧反应的点火时间分解，生成金属化合物，Fe／N2，Ni／C，Ni／Si等的影响，指出在相同球径和振动频率下，随CR增系统的反应属于此类.A.Calke研究了球磨强度大，点

8、火时间减小.X-射线测定结果表明，CR（能量）对金属碳化物、氮化物制备的影响，研究增大，反应物晶粒尺寸细化程度加快，归因于CR表明，球磨强度小时形成间