0I:10.13374/j.1ssn1001053x.1997.01.018 第19卷第1期 北京科技大学学报 Vol.19 No.I 1997年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1997 机械合金化制备Ti-A1-Si纳米金属间化合物* 刘凯文张济山王金国崔新发陈国良 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 摘要4种成分的Ti-A1-Si颗粒T3,T4,T5和T6通过球磨获得非晶.这些非晶在退火时的结构变 化分为3个阶段：(1)球磨非晶的部分品化并产生T,S13；(2)其余非晶的完全晶化并依赖于颗粒 中Ti和A1的组成产生钛铝金属间化合物，(3)粉末中各相的晶粒长大.晶化反应依粉末成分产生 TiAl,TiAl和AlTi,Ti,Si,是晶化反应的唯一硅化物.低于800℃退火可获得纳米晶. 关键词机械合金化，纳米金属间化合物，复合材料，Ti-Al-Si 中图分类号TG454 金属间化合物(y-Ti41和a2Ti,AI)由于具有高抗氧化性，低密度和高熔点等特点而成为 航空工业中有价值的结构材料，).但是这些金属间化合物的广泛应用受到其在室温下低塑 性和低断裂韧性、低高温强度的限制.为了提高其性能，将它们制成包含第二相，如硼化物，碳 化物和氧化物的复合材料1. 机械合金化已经成为合成亚稳相，如过饱和固溶体、非品合金和纳米材料的有效工艺.这 些亚稳相可以作为获得理想化学成分和组织的母相4~).近来在Ti-A1系中钛铝金属间化合 物已成功的用机械合金化和随后的退火处理工艺获得.例如：机械合金化Ti-50和55%（原子 分数)粉未获得的非晶在615℃退火168h后转变成Ti41(Y)相).硅是钛合金的重要添加元 素，特别是硅化物具有弥散强化和能在高温下提高组织结构稳定性，以及弥散分布的细小 硅化物颗粒可以作为再结晶过程中的优先形核位置，诱导细化晶粒从而提高合金的塑性，本 文采用机械合金化Ti,A1和Si混合粉末以获得非晶，随后的退火处理工艺使钛铝化物和硅化 物从非晶中析出，并将其颗粒限制在纳米晶的范围， 1实验 球磨在行星式球磨机上进行.Ti,A1和Si的纯度分别为99%，99.5%和99.5%（原子分 数)，颗粒度分别为60μm,20μm和40μm.混合粉末的组成为TiAl1o-Si,其中x=30,40, 50,60并分别记为T3,T4,T5,T6.球粉比为30：1.磨球和罐均由不锈钢制.磨球罐的转速为 720rmin.球磨状态为真空.在选定的时间，取出少量粉末进行分析.分析使用X射线衍射和 电子显微镜.电镜样品用微栅捞取，用示差热分析对非晶进行分析.示差热分析中加热是在氩 气流下进行.随后的退火处理在真空下进行， 1996-12-12收稿第一作者男28岁博士 ◆国家自然科学基金资助项目第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 机械合金化制备 一 一 纳米金属 间化合物 刘 凯文 张济 山 王金 国 崔新发 陈 国 良 北京科技 大学新 金 属 材料 国家重 点 实脸室 ， 北京 摘要 种成分 的 一 一 颗粒 ， ， 和 通过球磨获得非晶 这些 非 晶在退火 时 的结构变 化分为 个 阶段 球磨 非晶 的部分 晶化并 产生 ， 其余非晶的完全晶化并依赖于 颗粒 中 和 的组成产生钦铝金 属 间化合物 ， 粉末 中各相 的晶粒长大 晶化反 应依粉末成分产生 ， 认 和 · 是 晶化反 应的唯一硅化物 · 低于 ℃ 退 火可 获得纳米晶 · 关键词 机械合金 化 ， 纳米金属 间化合物 ， 复合材料 ， 一 一 中图分类号 金 属 间化合 物 一 认 和 “ 一 由于 具有 高抗 氧 化性 ， 低 密度 和 高熔点 等特 点 而 成 为 航 空 工 业 中有 价 值 的结 构 材 料 ’， 但 是 这 些 金 属 间化合 物 的广 泛 应 用 受 到 其 在 室 温 下 低 塑 性 和 低 断裂 韧性 、 低 高温 强 度 的 限制 为 了提 高其性 能 ， 将它们制成 包含第二相 ， 如硼 化物 ， 碳 化物和 氧化物 的复合材 料 机械合金化 已 经成 为合成 亚稳相 ， 如过 饱和 固溶体 、 非 晶合金 和 纳米材料 的有 效 工艺 这 些 亚稳相 可 以 作 为获得 理 想 化学成分和 组 织 的母 相 【 一 近来 在 一 系 中钦 铝金 属 间化合 物 已 成功 的用 机械合金 化和 随后 的退 火 处理 工 艺获得 例如 机械合金化 一 和 原 子 分 数 粉 末 获得 的非 晶在 巧 ℃ 退 火 后 转 变 成 相 硅 是 钦合金 的重要 添 加元 素 ， 特 别是 硅 化 物具 有 弥散强 化 和 能在 高温 下提 高组 织 结 构稳 定性 ， 以 及 弥散分 布 的细小 硅 化 物颗粒 可 以 作 为再 结 晶过 程 中的优 先 形 核 位 置 ， 诱导细 化 晶粒 从而 提 高合金 的塑性 本 文采用机械合金化 ， 和 混合粉 末 以 获得 非 晶 ， 随后 的退 火处理 工艺使钦铝 化物和硅化 物从非 晶 中析 出 ， 并将其颗粒 限制 在 纳米 晶 的范 围 实验 球磨 在 行 星 式 球磨 机 上 进 行 ， 和 的 纯 度 分别 为 ， 和 原 子 分 数 ， 颗粒度分 别 为 “ ， “ 和 “ 混合粉末 的组 成 为 。 。 二 ，。 其 中 ， ， ， 并 分 别 记 为 ， ， ， 球 粉 比为 磨 球 和 罐 均 由不 锈钢 制 磨 球罐 的转 速 为 球磨 状 态 为真空 在 选定 的 时 间 ， 取 出少量 粉末 进 行分析 分 析使用 射 线衍 射 和 电子 显微镜 电镜样 品用微栅捞 取 用 示 差 热分析 对非 晶进行 分 析 示 差 热分 析 中加 热是 在 氢 气流下 进行 随后 的退 火处理 在真 空下 进行 一 一 收 稿 第一作者 男 岁 博士 国家 自然科学基 金资助项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．01．018