金属粉末球磨生成相研究

• 作 者: 李英芝
• 机 构: 湖南大学
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 机械力化学 机械合金化 固溶体

近年来,基于机械力化学发展起来的反应球磨技术在新材料的开发和研制中占着越来越重要的作用。在现有的研究中,对固-固和固-气系的研究较多,而对固-液体系的研究较少。在对固-液体系的研究中,大多数是针对金属粉末在有机溶剂中球磨而进行的,对金属粉末在无机溶剂中球磨的研究就更少了。本文根据机械合金化及机械力化学等相关理论,以Ti、TiO₂、Fe、Fe₂O₃为球磨对象,研究了上述粉末按不同组合在水溶液中的球磨情况,并采用机械合金化方法与其做对比,具体试验结果如下:（1）对于Ti-H2O系而言,通过高能行星式球磨机,在50ml蒸馏水溶液中以钢球为磨球水磨Ti粉,球料比60:1,球磨机转速370rpm,球磨90小时可以得到Ti固溶于Fe中形成的固溶体,Fe为钢球剥落所至。经计算,铁晶格常数膨胀了1.12%,其终产物明显细化,粉末颗粒尺寸达到80¹00nm;其余条件不变,改变溶液PH值,加少许盐酸或NaOH,使PH值分别为3,11。结果表明,溶液的酸碱性不会影响最终产物的形成,但会影响产物的形成速率。酸碱均在不同程度上抑制了反应的进程,其终产物的生成速率为:中性溶液〉酸性溶液〉碱性溶液。（2）在中性蒸馏水环境下分别球磨Fe₂O₃+ TiO₂,Fe+Ti两个粉末组合,蒸馏水80ml,球料比50:1,球磨机转速300rpm。球磨一定时间后,发现TiO₂固溶于Fe₂O₃中,Ti固溶于Fe中,前者伴有极少量杂质峰（TiO₂和FeTiO3）存在。在同样条件下水磨Fe+ TiO₂混合粉末,两者很难发生反应,仅有少量FeTiO3生成。水磨上述组合均可使产物的颗粒尺寸达到纳米级,在20¹00nm之间不等且形貌均匀。（3）机械合金化对比试验。试验参数保持与（2）中一致,对α-Fe₂O₃+ TiO₂,Fe+Ti,Fe+TiO₂三个粉末组合分别进行机械合金化,其结果如下:对α-Fe₂O₃+ TiO₂以及Fe+TiO₂两个组合,对其分别球磨可得到相同产物FeTiO3,有极少量的杂质峰Fe峰存在。而机械合金化Fe+Ti混合粉末,则在Ti固溶于Fe之后,有进一步非晶化趋势。上述机械合金化所得产物的尺寸平均在0.1⁰.5μm之间。