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xiepinchang木蟲 (正式寫手)
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[交流]
Ti(C，N)粉末的快速合成 已有1人參與
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一句話了解全文： 本文通過行星球磨和等離子輔助球磨在氮?dú)鈿夥障掠杉冣伜褪幕旌衔锿ㄟ^機(jī)械合金化合成ti(c，n)粉末。結(jié)果表明，等離子球磨處理1h后合成了ti(c，n)粉體，而行星球磨7h后仍然沒有合成ti(c，n)。等離子體作用提高了原子間的擴(kuò)散速度和ti(c，n)在球磨粉體表面的形核速度，從而加速ti(c，n)的合成。 1、材料制備 使用鈦粉∶石墨粉以1∶0.7的摩爾比混合。使用行星式球磨機(jī)在0.4mpa的純氮?dú)庵幸?50r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行不同時間的機(jī)械合金化。使用不銹鋼罐體和直徑為8mm和10mm硬質(zhì)合金球在流動的氮?dú)庀逻M(jìn)行等離子球磨處理，進(jìn)行機(jī)械合金化。電源設(shè)備是低溫等離子電源。 2、行星球磨合金化 1.png 圖1 不同行星球磨時間處理粉體的xrd圖譜 球磨1h后，由于晶粒細(xì)化和內(nèi)部晶粒的引入，c峰完全消失，ti衍射峰強(qiáng)度明顯降低。研磨4h的樣品衍射峰移到了較小的角度，這表明c和n原子溶解在ti晶格中并形成過飽和固溶體。研磨7h后沒有看到ti(c，n)相的峰，8h后，ti(c，n)相的峰出現(xiàn)。ti(c，n)是通過tic和tin的連續(xù)固溶體形成的單一化合物。根據(jù)計算，所得物中c與n之比為0.57∶0.43。 圖2 不同球磨時間粉末的sem圖像：(a)1h (b)4h (c)7h (d)8h 初始階段，鈦和石墨未均勻混合，尺寸約5μm的淺灰色鈦顆粒明顯被細(xì)化并粘附在納米石墨(約400nm)上。研磨4h后的粒徑約3μm，脆性石墨通過球粉-球碰撞而破碎，并被附著在易延展的ti顆粒中。研磨7小時后，粉末繼續(xù)細(xì)化。研磨至8h后，由于ti(c，n)的合成，粒徑和形貌發(fā)生了顯著變化。所得的ti(c，n)粉末呈角形，大小約為6μm。 3、等離子球磨合金化 圖3 等離子球磨處理粉體的xrd圖譜 在等離子球磨1h的樣品的衍射圖中出現(xiàn)了與ti(c，n)相對應(yīng)的新相，隨后在等離子處理下合成反應(yīng)迅速發(fā)生。電弧放電下ti(c，n)的合成取決于預(yù)研磨時間。研磨1h后，混合物中僅殘留少量鈦。隨著研磨時間的增加，未反應(yīng)的鈦粉量逐漸減少。隨著研磨時間延長至7h，合成反應(yīng)完全進(jìn)行，獲得的ti(c，n)相的組成為tic0.63n0.37，tic0.79n0.21和tic0.76n0.24。 圖4 等離子球磨處理粉末的sem圖像：(a)1h (b)4h (c)7h 在圖4(a)中，粉體尺寸約為500nm的ti(c，n)顆粒。如圖4(b)和4(c)所示，與研磨后的顆粒相比，電弧放電后，顆粒尺寸明顯增加至2-7μm和1-4μm。 等離子球磨處理使得ti(c，n)粉末的合成速度大大提高了。在氮等離子體作用下，氮離子在電場作用下轟擊粉末表面并引起第二次電離，產(chǎn)生離子和自由基。粒子表面與離子和自由基之間的相互作用加速了原子氮和碳向鈦晶格中的擴(kuò)散以及碳氮化鈦固溶體的形成。同時，通過電弧放電產(chǎn)生的焦耳熱來加熱粉末表面，這也加速了原子的擴(kuò)散和ti(c，n)的形成。 4、結(jié)論 1）等離子球磨處理1h后發(fā)生機(jī)械合金化反應(yīng)，但行星球磨7h后未獲得ti(c，n)粉末，等離子球磨處理合金化效率更高 2）冷場等離子體中的離子和自由基之間的相互作用促進(jìn)了ti(c，n)的擴(kuò)散和形成 上述研究成果來自于： quan yuan, yong zheng, hai-zhou yu. rapid synthesis of ti(c, n) powders by mechanical alloying and subsequent arc discharging[j]. transactions of nonferrous metals society of china, 2011. |
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