高能球磨中的机械合金化机理
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技术综合
1 界面反应为主的反应机理
3Al 主要是这种机理在起作用:球磨过程中,粉末经不断的碰撞产生大量的新鲜表面,当颗粒之间达到一定的原子间距时,彼此相互焊合而发生原子间结合。不断的碰撞产生大量的新鲜结合表面,使得反应不断的进行,最终形成了化合物。有些研究者也发现,Fe、Al粉末在球磨25h后已经开始发生合金化而球磨100h后则完全合金化生成FeAl合金。
2 扩散为主的反应机理
a。固态中的原子跃迁一般认为是空位机制,其激活能为空位的形成能DEf和迁移能DEm两者之和见图1(b)。
(a)
(b)
(c)图1 扩散激活能组成示意图
0e(-DEa/RT) (1)D为扩散常数;DEa为扩散激活能,R为气体常数,T为绝对温度。
0e[-(DEa+DEm)/RT] (2)
f有可能使DEm显著降低在高能球磨过程中,降低扩散激活能是提高扩散的主要途径,对于热激活扩散,晶体缺陷很快被退火消除,缺陷在扩散均匀化退火过程中贡献很小。而对于高能球磨,缺陷密度随球磨时间的增加而增加;因而对于高能球磨过程中的扩散均匀化动力学过程缺陷起主要作用。
3 活度控制的金属相变机理
0 (3)
0分别为溶质在合金中和处于单质状态的蒸汽压,在热力学平衡条件下,0<a<1,但是在高能球磨的非平衡状态下, a值可以大于1。即球磨能量越大,畸变能越大,a值也越大。因此,在机械合金化中由于活度的增加,一方面使增殖的位错和晶界大大破坏了晶体结构的完整性,而另一方面由位错所产生的应力场又可降低一组元在另一组元的化学势,从而使得溶质元素的固溶度提高。
4 结论
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