D0I:10.13374/j.issn1001053x.1995.01.012 第17卷第1期 北京科技大学学报 Vol.17 No.1 19952 Journal of University of Science and Technology Beijing Fb.1995 机械合金化制备y一TiA1+Ti,AlN纳米复合材料* 王开阳 王金国 陈国良 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京00083 摘要研究了Tiso Algo混合粉末在氮气氛的机械合金化过程.球磨30h后TiA1m混合粉末已形 成非晶合金：经适当的热处理，可原位形成纳米复合材料7-TA1+Ti,AIN. 关键词机械合金化，纳米复合材料，T一A1合金 中图分类号TG449.4 Synthesis of Nanocomposites of y-TiAl+Ti2 AlN by Mechanical Alloying Wang Kaiyang Wang Jinguo Chen Guoliang State key laboratory for advanced metallic materials,USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT The mechanical alloying of Tiso Also in N:was investigated.After milled 30h,the elemental powder mixtures transformed into complete amorphous phase,nano. composites of y-TiAl+Ti,AIN could be insitu obtained after proper annealing treatment. KEY WORDS mechanical alloying,nanocomposites,Ti-Al alloy 钛铝化合物(y一TiAl,x,-Ti,A1)由于其低密度、高比强和良好的抗氧化能力而 在航空工业上有着广泛的应用前景刂，然而，由于较差的室温韧性及断裂韧性限制了它 们的应用·为了改善这些性能，钛铝化合物已被合成为复合材料(]（加入第二相粒子， 如硼化物、碳化物、氧化物或氨化物)，或用蒸发法31及机械合金化方法制备纳米晶 材料，并进行了一些研究工作.最近，Yamaguchi等人【s1发现，在铸态TiA!中加入 >0.28%N可导致晶粒细化和微细晶粒的氮化物形成，也可达到韧化的目的· 机械合金化在20年前就已用于制备氧化物弥散强化材料(ODS)[61,特别是最近10 年，用它来形成非晶1、纳米晶)、准晶相8」，已得到广泛的应用.在本文试图用机械 合金化及适当的热处理制备纳米复合材料，并讨论了它们的形成机制· 1实验步骤 球磨是在行星式球磨机上进行的·将等原子比的钛粉（平均粒度60μ，原子分数 99.0%)和铝粉（平均粒度20μm,原子分数99.9%）混合均匀后放入球磨罐中，密封后 抽真空，然后充入高纯氮气，球与粉的质量比为60：l,球磨机转速为720r/mi.球磨一 段时间后，取出少量粉末进行分析.用X光衍射(CuKx)、差热分析(DTA) 1994-05-10收稿第一作者男30岁博士后副研究员 ◆国家自然科学基金肯年基金资助项目及中国科学院金阀研究所快速凝固非平衡合金开放实验室资助第 17 卷 第 1 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1更巧 年 2 月 oJ u m a l o f U 正v e 巧it y o f S a e n ce a n d eT ch n o l o g y eB ij in g Vd . 17 N 心 . 1 F曲 。 11刹巧 机械合金化制备: 一 IT AI + iT Z AI N 纳米复合材料 ’ 王 开 阳 王金 国 陈 国 良 北 京 科技大 学新金属 材料 国 家重 点实验室 , 北京 1以洲犯 摘要 研究 了 iT 、 iA 、 混合粉末 在氮气氛的机械合金 化过程 . 球磨 30 h 后 iT 、 lA , 混合粉末 已 形 成非晶合金 ; 经适 当的 热处理 , 可原位形成 纳米复 合材料 下一 T 订U + iT ZA 】N . 关键词 机械合金化 , 纳米复合材料 , iT 一 lA 合金 中图 分类号 T G 4 9 . 4 S y n t h es i s o f N a on co m P o s i tes o f 下 一 T IIA + T i : IA N b y M e c ha in ca l lA l o y ign W 口n g 劫ly a n g Wd n g iJ n gU o C h en uG o li a n g S t a t e k e y l a b o r a t o r y of r a d v a n e e d m e t a ll i e m a t e r i a l s , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R A C T T h e m e e h a n i c a l a ll o y i n g o f T i so 1A 5 o i n N Z w a s i n v e s t i g a t e d . A ft e r m il ed 3 O h , t h e e l e me n t a l P o w d e r m i x t u r e s t r a n s fo r 刀比e d i n t o e o m P l e t e a m o r P h o u s P h a s e , an no - co m P o s i t e s o f 7 一 T IA I + T i ZA IN c o u ld b e i n s i t u o b t a i n e d a ft e r P r o P e r a n 份il gn t 代么 t n 此 n t . K E Y W O R D S m e e h a n i e a l a ll o y i n g , n a n o e o m P o s it e s , T i 一 A I a ll o y 钦 铝 化 合物 ( 7 一 IT A I , , 2 一 iT 3 A )I 由 于其 低 密 度 、 高 比 强 和 良好 的 抗 氧 化 能 力 而 在 航 空 工 业 上 有着 广 泛 的 应 用前 景 [ ’ ] . 然 而 , 由于 较 差 的 室 温 韧 性 及 断 裂 韧 性 限 制 了 它 们 的 应 用 . 为 了改 善 这些 性 能 , 钦 铝 化 合物 已 被 合 成 为 复 合 材 料 ! ’ ] ( 加 人 第 二 相 粒 子 , 如 硼 化 物 、 碳 化物 、 氧 化 物 或 氮 化 物 ) , 或 用 蒸 发 法 [ ’ ]及 机 械 合 金 化 方 法 4l[ 制 备 纳 米 晶 材 料 , 并 进 行 了 一 些 研 究 工 作 . 最 近 , Y a ma g uc hi 等 人 [ ’ }发 现 , 在 铸 态 IT AI 中 加 入 > .0 2 8 % N 可 导致 晶 粒 细 化 和 微 细 晶 粒 的氮 化 物 形 成 , 也 可 达 到 韧 化 的 目的 . 机 械 合 金 化 在 2 0 年前 就 已 用 于 制 备 氧 化 物 弥 散 强 化 材 料 ( O D )S [ “ ] . 特 别 是 最 近 10 年 , 用 它 来 形 成 非 晶 { ’ ] 、 纳米 晶 [ 7 } 、 准 晶 相 8[] , 已 得 到 广 泛 的 应 用 . 在 本 文 试 图 用 机 械 合 金 化 及 适 当 的热 处理 制 备 纳 米 复 合 材 料 , 并 讨论 了它 们 的形 成 机制 . 1 实验步骤 球 磨 是 在 行 星 式 球 磨 机 上 进 行 的 . 将 等 原 子 比 的 钦 粉 ( 平 均 粒 度 60 拜m , 原 子 分 数 9 . 0 % )和 铝 粉 (平 均 粒 度 20 o m , 原 子分 数 9 . 9 % ) 混 合 均匀 后 放 人 球 磨 罐 中 , 密 封后 抽 真 空 , 然 后 充 人 高 纯 氮 气 . 球 与 粉 的 质 量 比 为 60 :l , 球 磨 机 转 速 为 72 O r /而 n . 球 磨 一 段 时 间 后 , 取 出 少 量 粉 末 进 行 分 析 . 用 X 光 衍 射 ( C u K 幼 、 差 热 分 析 ( D T A ) 19 9 4 一 0 5 一 10 收 稿 第一 作者 男 3 0 岁 博 士 后 副研 究 员 巾 国 家 自然 科学 基 金 青年 基金 资助 项 目及 中 国科学 院 金 属 研 究所 快 速 凝 固 非平 衡 合金 开 放 实 验 室 资 助 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 01. 012