反应球磨制备MoAl金属间化合物及PCA对NiAl球磨过程的影响研究

摘要

固液反应球磨技术是将球磨介质直接对金属液体进行球磨，在一定温度区间，磨球及筒壁直接与金属液体反应生成固相的金属间化合物粉末的一种粉末制备技术，为了加速反应进行，可以在金属液体中加入与磨球成分相同的金属粉末。在固液反应球磨过程中某些球磨反应很可能使磨球与磨球或磨球与球磨筒壁发生粘结而阻止了反应的继续进行。论文选取Mo-Al，Ni-Al体系为研究对象，以Mo，Al为磨球，以Al为液态介质，进行球磨实验。采用D500型X射线衍射仪进行球磨产物的物相分析，JSM-6700F型冷场发射扫描电镜观察产物的显微组织。 本实验1：在对Mo-Al系进行了固液反应球磨实验时，研究了球磨时间、球磨温度等对Mo-Al系固液反应球磨过程、球磨产物的影响，并对实验结果进行了分析和讨论。实验结果如下： （1）采用Mo球在高温下直接球磨Al液，球料比为20：1，球磨机转速为80转/分，在943K球磨6h时生成的粉末中含有Al12Mo、Al5Mo、Al22Mo5、Al17Mo4金属间化合物相；在993K球磨48小时后得到Al17Mo4化合物粉末；在1073K时球磨24小时后得到较纯的Al17Mo4粉末。随着球磨温度的升高，得到Al17Mo4相粉末所需的时间缩短。 （2）粉末中的Al12Mo、Al5Mo、Al22Mo5相不稳定，在球磨过程中易与Mo继续反应生成含Mo量更高的金属间化合物相。在943K、993K和1073K温度下时球磨，最终产物以Al17Mo4为主要相。 （3）球磨时间越长，则球磨产物粉末的粒度越细小、均匀。 本实验2：在研究了Ni球对液态金属Al在973K球磨10h时分别加入一定量的HCl、NaCl、KCl、硬脂酸及Na2SO4等作为工艺过程控制剂（PCA），实验对比了添加PCA前后及PCA的种类和含量对球磨过程及球磨产物的影响，并初步探讨了PCA在Ni-Al系固液反应球磨过程中的作用机理。球磨温度在973k进行，球磨时间为10h，实验结果如下： （1）球磨反应过程中, 加入的PCA在一定程度上促进了球磨反应的进行,提高了球磨产物的产量, 粉末团聚现象减弱, 且PCA对球磨产物的污染很小。 （2）PCA加入量过多时，生成的金属间化合物粉末量减少。加入5ml HCl作为PCA时粉末的产量最低，而加入2％的NaCl、KCl、Na2SO4作为PCA时，金属间化合物粉末的产量最高，球磨产物以Ni2Al3为主。 （3）PCA对生成的粉末产物有均匀化及细化作用，而且PCA加入量越多细化效果越明显，但过量的PCA会增加对产物的污染。