机械合金化是一个复杂的过程,要获得理想的相和微观结构非常困难,因此机械合金化也被称之为研磨应用的“珠穆朗玛峰”。SPEX发明了三维∞式研磨方式,高能效,可连续工作10000分钟,完美契合机械合金化需求,在研磨界没有其他厂家的性能与之匹敌。

生成的两种纳米晶合金的主要相是体心立方结构的Fe基固溶体,且振动式高能球磨带来更高的能量输入;通过SPEX 8000振动式高能球磨机制备的Fe80Nb7B12Cu1纳米合金发现次生Nb(B)相,而Fritsch P7行星式球磨机制备的Fe80(NiZr)7B12Cu1只观察到了少量的Zr基次生相;纳米晶晶粒尺寸为9.5-15.1nm,次生相则对应着更低的晶粒尺寸。

在可充电电池应用领域,金属间化合物Mg2Ni(形成Mg2NiH4氢化物)可作为一种储氢材料而受到越来越大的关注。理论上讲,H元素质量分数占到Mg2NiH4氢化物的3.6%,其电池放电能力应达到1000mAh/g,但实际上只有8mAh/g,这主要是Mg2Ni晶粒表层快速形成的氢化物层严重阻碍了氢原子扩散。而通过机械合金化的方法制备非晶态和纳米晶粉末可以极大提高氢扩散能力,增强其氢化—去氢化反应动力。

用球磨机分别对Ni-50at.-%Al和Ni-25at.-%Al混合粉末进行机械合金化,并对Ni3Al预合金粉末进行高能球磨,观察了粉末的金相组织,测定了粉末的硬度、平均直径和晶粒尺寸,并作了XRD物相分析。结果表明,经3h研磨,Ni-25at.-%Al混合粉末成为无序的亚稳定Ni固溶体,而Ni3Al预合金粉末由L12型长程有序金属间化合物转变为fcc无序固溶体;球磨更长时间,则形成纳米晶。

通过对比Zn和S粉末在不同研磨条件下的自蔓延反应的着火时间,并绘制出研磨反应物在不同球料比条件下的自蔓延着火时间关系曲线,得出不同球磨仪机械化学反应效率量化关系:相同的研磨条件下,反应物着火时间与球料比之间呈线性分布;分别计算其线性斜率得出SPEX8000系列三维球磨仪+平底研磨罐具有蕞高的研磨效率140p(min),是Fritsch Puverisette-6行星式球磨仪研磨效率的350p(min)/140p(min)=2.5倍;同时指出反应物自蔓延着火效率等同于机械化学渐进反应过程中金属或氧化物无序化过程中所需的能量输入,即研磨连续能量输入。

AbstractThisstudyinvestigatesthemicrostructuralevolutionduringmechanicalalloyingofMgandNi,andduringsubsequentheattreatmentsofSPEXmilledpowders.

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