固液反应球磨制备Al-Cu-Co三元金属间化合物

利用固液反应球磨技术制备了Al-Cu-Co三元合金．分别采用Co球球磨Al-33．2％Cu(此文中的百分比为质量分数),Al-54％Cu(A12Cu)和Al-70％Cu(A1QJ)二元合金熔体,在923K和973K球磨Al-33．2％Cu熔体12h后生成Al65Co15Cu20粉末;在923K和1023K球磨24h后生成Al69Co25Cu6粉末,在893K和993K分别球磨Al-54％Cu(A12Cu)合金熔体12h和24h后均生成Al65Co15Cu2n粉末;在1123K球磨Al-70％Cu合金熔体24h后生成Al65Co15Cu20粉末．采用Al-Cu-Co固液反应球磨得到的金属间化合物粉末为纳米粒子．同时,对Al-Cu-Co三元合金相形成的规律进行了研究,对固液反应球磨机理进行了探讨．在固液反应球磨过程中,三元合金产物的元素摩尔比接近于二元母合金中的元素摩尔比;三元合金产物成分中固相第三组元的成分含量与二元母合金熔体成分有很大关系;提高反应球磨温度、延长球磨时间有利于三元合金产物的形成;延长球磨时间,形成的三元合金产物中磨球的成分增加;反应球磨温度超出二元母合金熔点越高,球磨反应越容易进行．     

固液反应球磨制备Al-Cu-Fe与Al-Si-Fe三元合金

利用固液反应球磨技术,采用Fe球球磨液态Al-Cu和A1-Si三元合金,研究了Al-Cu-Fe和Al-Si-Fe三元合金相形成规律.在923 K球磨液态的Al-33.2%Cu共晶合金,球磨48 h后,得到Al13Cu4Fe3的固相粉末;在943 K球磨Al-54%Cu(Al2Cu)合金熔体,球磨24 h后,Al2Cu的液相消失,得到了固相的Al65Cu20Fe15和Al13Cu4Fe3混合粉末;在963 K球磨Al-7%Si亚共晶合金熔体,球磨48 h后,Al-Si液相消失,得到固态的Al8Fe2Si合金粉末;在963 K球磨Al-12.6%Si共晶合金熔体,球磨48 h后,Al-Si的液相消失,得到固态的Al8Fe2Si粉末;在1133 K球磨Al-30%Si过共晶合金熔体,球磨24 h后,Al-Si的液相消失,得到固态的Al3FeSi合金粉末.在上述球磨中,若加入一定量的Fe粉,将加速反应进程.固液反应球磨产物是在打击剥离的过程中制得的.     

机械合金化制备纳米Al_(70)Fe_(25)Ni_5合金

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析仪(DTA)等研究了Al70Fe25Ni5元素混合粉末在机械合金化过程中的结构演变及热稳定性.结果表明:球磨0.5h后有部分非晶生成,球磨5h后的粉体,退火处理后生成Al5Fe2和Al3Ni2金属间化合物.球磨500h后得到纳米金属间化合物.     

稀土系贮氢三元合金的生成焓计算

利用 Miedema理论和几何模型计算了合金 La- M,Ni- M( M=La,Ni,Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)和稀土系贮氢三元合金系统 La Ni5- x Mnx( M=Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)的生成焓 ,计算结果与已有实验结果符合得较好 .结果表明 ,添加合金组元 Mn,Co,Cr,Fe和 Cu,三元合金 La Ni5- x Mx 的生成焓有不同程度的增大 ,而添加Al,Ga生成焓则明显减小 .讨论了生成焓对高温氢化时合金发生歧化反应的影响 ,合金的生成焓愈大 ,对歧化反应愈有利 .计算得到的生成焓数据与实验获得的合金歧化反应趋势和程度相符合     

La基非晶合金的固液自由能差估计

根据热力学理论推导出了可以用于估计La基(如La55Cu15Ni5Al25,La55Cu10Ni5Al25Co5,La55Al25Ni20 and La55Cu10Ni10Al25)非晶合金固液自由能差的表达式。当La55Cu15Ni5Al25、La55Cu10Ni5Al25Co5、La55Al25Ni20和La55Cu10Ni10Al25的α值分别为0．52、0．3、0．2和0．15时,这个表达式给出的理论结果在很大的过冷区间几乎与实验测定结果重合,远远优于其它表达式给出的结果,并且其重合的最低温度可以分别达到350K(La55Al25Ni20)、450K(La55Cu10Ni5Al25Co5)、370K (La55Cu10Ni10Al25)和200K(La55Cu15Ni5Al25);另一方面,提出了用于估计非晶合金的库兹曼温度TA的表达式,即TA=Tmexp(α-1),发现此表达示估计的TA与通过实验数据计算出的吻合得很好。     

机械合金化法制备TiNi合金及其表征

采用机械合金化技术,分别以Ti,Ni及Cu纯元素粉末制备Ti50Ni50合金及Ti50Ni45Cu5合金。利用X线衍射仪(XRD)分析球磨时间、球磨转速以及第3组元Cu的加入对粉末的组成、衍射峰强度和晶格常数变化率的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察不同条件下粉末的形貌。研究结果表明:随着球磨时间的延长,Ti和Ni的衍射峰强度降低,峰逐渐宽化并向低角度发生偏移;球磨8 h后,获得最大的Ni的晶格常数变化率,并使得粉末粒径最大程度地降低;适当提高球磨转速有利于合金化的进行,400 r/min的球磨转速能够使得Ni最强峰的衍射强度最大限度地降低,粉末粒径降低幅度达65 nm;在Ti和Ni中加入第3组元Cu后,合金化程度略增强。     

Cu-Ni-Al粉末合金的烧结膨胀行为及其机理

以Cu,Ni和Al元素粉为原料,采用模压法制备Cu-Ni-Al粉末合金,对其烧结行为和膨胀机理进行研究。实验结果表明:Cu-10Ni-1.25Al合金在600～800℃温度区间内发生烧结膨胀,相对密度显著降低,孔隙率明显增加。结合差热分析、EDAX能谱分析以及微观组织观察发现,Al与Cu和Ni在600℃左右发生反应并产生富Al液相,引起膨胀速率和膨胀量增大;富Al液相沿Cu颗粒表面流动,并在原液相产生位置留下孔洞;同时,Al在Cu和Ni中的溶解度远高于Cu和Ni在Al中的溶解度,引起元素原子间的不等量扩散,使富Al液相最终渗透进入Cu颗粒内部,造成固-液界面间的物质迁移,导致固相颗粒体积长大和试样的整体膨胀。     

三元合金纳米粉末中相形成规律的初步研究

采用感应电流加热蒸发Al-Cu-Mn和Al-Cu-Cr三元母合金，制备出了合金纳米粉末，研究了纳米粉末中相的生成规律。在Al-Cu-Mn合金纳米粉末中生成了AlMn,Al8Mn5和AlCu2Mn相，其中AlCu2Mn相的体积分数最高达到0.99。在Al-Cu-Cr合金纳米粉末生成了Cu9Al4，Al2Cu3,AlC42和Al13Cr2相。研究结果表明：对于三元合金系，纳米粉末的相组成是由合金组元间的合金化特性决定的。三种组元中只要有一组不能相互反应形成化合物相或固溶体相，则在其纳米粉末中难以生成三元化合物相。三种组元间能够相互化合或固溶是在纳米粉末中形成三元化合物相的必要条件。此外，母合金的成分范围还必须合适。     

Al3Ti及其L12型变异合金的制备

以Al、Ti、X（X=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等）高纯度粉末为原料，以高能球磨机和真空热处理炉为设备，将原料按Al3Ti或Al3Ti—X合金化学计量比配合，添加少量过程控制剂，适当控制转速、球料比，磨球直径等球磨工艺参数，在氩气保护下球磨30h后，在真空热处理炉中经过600～800℃低温热处理，成功制备出了Al3Ti及其L12型变异合金。该方法制备的合金纯度可达95％以上，而且简单易行，经济高效。可望实现Al3Ti合金的工业化生产。     

Al65Fe10Zr20Gd5非晶态合金的制备与晶化P

研究Al65Fe10Zr20Gd5混合粉末的机械合金化引起的非晶态化过程,采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）分析混合粉末的结构演变和形貌,用差热分析仪（DTA）分析非晶态合金的热稳定性。结果表明,粉末在机械合金化过程中先细化,由初始粉末直接扩散固溶导致晶格崩溃形成非晶,球磨60h后Al65Fe10Zr20Gd5完全非晶化。DTA曲线显示非晶合金晶化呈现单一的放热峰。合金在923K等温退火1h后,完全晶化,析出复杂的中间相,表现出多晶型晶化的特点,晶化产物为Fe5Gd、Fe2Zr、Al2Gd3和α-（Al）固溶相。Al65Fe10Zr20Gd5非晶晶化激活能为259.64 kJ.mol-1,该非晶合金具有较高的热稳定性和较强的抗晶化能力。     

Cu,Zr对Al-Ni-Zr-Cu-Y非晶合金的形成和热稳定性的影响

采用单辊旋淬技术,在真空条件下制备了快速凝固Al85Ni10Zr3Y2四元合金条带和Al80Ni10Zr8-xCuxY2(x=1,2,3,5)五元合金条带.利用X射线衍射及差热分析对条带进行了研究.结果表明,w(Cu)和w(Zr)对该合金系的非晶形成能力及热稳定性有显著影响,并且非晶合金的形成对这两种元素的质量分数很敏感.当w(Cu)和w(Zr)其中一种达到一较大值时,可以形成非晶合金或是以非晶相为主的合金,否则将只能得到晶体相.另外,Al80Ni10Zr7Cu1Y2,Al80Ni10Zr3Cu5Y2合金系具有较强的非晶形成能力,可形成完全非晶或以非晶为主体和部分晶体的复相材料.     

快速凝固Al85Ni8Zr3Cu2Y2非晶材料的形成及热稳定性分析

采用旋铸急冷工艺分别在大气和真空环境中获得了Al85Ni10Zr5和Al85Ni8Zr3Cu2Y2韧性非晶合金带材,利用X射线衍射和示差扫描量热仪(DSC)对条带的显微结构及热稳定性进行了分析.结果表明,无论在真空还是在大气条件下,Y,Cu元素的添加都提高了Al85Ni10Zr5合金的非晶形成能力及热稳定性.研究发现,合金成分及冷却速率对非晶的形成起了重要作用,而甩带环境对Al Ni Zr合金系的非晶形成影响不大.     

Zr对Al-Ni-Y-(Zr,Cu)合金系非晶形成能力及热稳定性的影响

通过Zr部分取代Al80Ni10YsCu5中的Y,获得了Al80Ni10Y5-xZrxCus（x=0、1、2、3、4）铝基非晶合金．用XRD和DSC等测试手段1分析了单辊旋淬法制备的该合金非晶条带,研究了Zr对合金体系非晶形成能力和热稳定性的影响．结果表明,x=2或x=3的合金的衍射峰较为宽化;当x从0增加到2时,合金的晶化温度增加,此后,随x的进一步增加,合金的晶化温度先降低后又有所回升．Al80Ni10Y3Zr2Cu5合金既具有相对较好的非晶形成能力,又具有较高的热稳定性．     

多孔猝冷Ni催化剂的热稳定性研究

利用猝冷技术制备了Ni50Al50猝冷合金,用碱抽提Al的方法进行活化,制成Ni基猝冷合金催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮物理吸附和差示扫描量热(DSC)等表征手段研究其受热过程。同时,也对普通的Raney Ni催化剂进行同样的考察,研究两者之间的差别。研究发现：多孔猝冷催化剂中残留更多的Ni2Al3物相,它起着稳定催化剂骨架的作用,使得多孔猝冷催化剂的骨架具有更高的热稳定性;另一方面,由于猝冷催化剂中的Ni晶格发生畸变,晶粒更加容易受热长大。     

CO2 activation on bimetallic CuNi nanoparticles

A trio of thiolate-protected atomically precise gold nanoclusters, [Au23(S-c-C6H11)16]–, Au24(SCH2pHtBu)20 and [Au25(SCH2CH2pH)18]–, are utilized as catalysts for 4-nitrophenol (4-NP) reduction to 4-aminophenol (4-AP). Despite nearly identical sizes (~1 nm), the three nanoclusters possess distinctly different atomic packing structures and surface ligand binding modes, which contribute to different catalytic performance. The [Au23(S-c-C6H11)16]– nanocluster shows the highest activity with a kinetic rate constant of 0.0370 s?1, which is higher than those of Au24(SCH2pHtBu)20 (0.0090 s?1) and [Au25(SCH2CH2pH)18]– (0.0242 s?1). Such a trio of gold nanoclusters indicate that the atomic packing mode and electronic structure play a crucial role in determining their catalytic performance.     

Multiscale structures of Zr-based binary metallic glasses and the correlation with glass forming ability

Thermal behaviors and structures of three Zr-based binary glass formers, Zr50Cu50, Zr64Cu36 and Zr64Ni36, were investigated and compared using differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM), high energy X-ray diffraction (XRD) and small angle X-ray scattering (SAXS). The high energy XRD results show that the bulk glass former Zr50Cu50 has a denser atomic packing efficiency and reduced mediumrange order than those of marginal glass formers Zr64Cu36 and Zr64Ni36. Based on TEM observations for the samples after heat treatment at 10 K above their crystallization onset temperatures, the number density of crystals for Zr50Cu50 was estimated to be 1023–1024 m?3, which was four-orders higher than that in Zr64Cu36 and Zr64Ni36 metallic glasses. SAXS results indicate that Zr50Cu50 has higher degree of nanoscale inhomogeneities than those in Zr64Cu36 and Zr64Ni36 at as-cast state. The observed multiscale structures are discussed in terms of the phase stability and glass-forming ability of Zr-based binary glass formers.     

Ni7Zr2非晶合金制备及其磁性能研究

采用行星式高能球磨机,通过在室温下球磨纯元素混合粉末制备出Ni7Zr2非晶合金粉末.应用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)对不同球磨时间的混合粉末进行了研究.结果发现球磨时间对混合粉末的结构及颗粒形貌均存在显著影响.随着球磨时间的增加,Ni、Zr颗粒发生严重塑性变形,并且通过冷焊团聚起来,形成具有层状结构的复合颗粒.由于磨球的剧烈撞击,使得结构发生了严重的畸变,从而破坏了原有的有序结构而形成了无序结构.另外,在进一步球磨过程中,合金的晶粒不断减小,形成高体积分数的晶界,而金属粉末不断地发生塑性变形,形成了点缺陷、位错等高密度缺陷,晶格发生严重的畸变,晶体自由能也相应不断上升,最后产生了非晶转变.磁性能测量表明,该合金粉末具有较好的软磁性能.     

机械合金化制备Mg58Cu42非晶态合金粉末的机理研究

采用X射线衍射和扫描电子显微镜,研究了Mg58Cu42混合粉末在机械合金化过程中的结构和微观形貌变化.结果表明,Mg,Cu粉末在机械合金化过程中是互溶的,机械合金化可以大大提高它们之间的固溶度.球磨过程中,Mg原子逐步溶入Cu基体中,同时,发生晶粒的细化和非晶化过程,并且随着球磨时间的延长,粉末逐渐细化.然后,形成Mg在Cu中的过饱和固溶体;固溶体的变形能量积聚到很大时,发生固溶体晶体结构失稳,最后形成Mg和Cu分布均匀的非晶态合金粉末.     

快速凝固Al-Mn-Cu合金中准晶相的研究

采用X射线衍射、透射电镜(TEM)和差热分析(DTA)等手段在快速凝固A_(66)Mn_(14)Cu_(20)合金中发现一个二十面体相。这个相的选区电子衍射花样显示出准晶体结构的五次对称性。X射线能谱分析结果表明它是一个成分为Al_(11)Mn_3Cu_6的三元相。差热分析结果反映出这个准晶相有很高的热稳定性。以20K/min的速度加热时,这个相的晶化峰值温度为818K,其转变激活能约为405.7kJ/mol。