机械合金化法在材料制备中的应用研究

新材料技术读书报告

（机械合金化法在材料制备中的应用研究）

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机械合金化法（MA）在材料制备中的应用研究

摘要：

20世纪中叶，美国国际镍公司的本杰明（Benjamin）等人研制成功的一种新的制粉技术：将金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。这种工艺最初被称之为“球磨混合”，但是INCO（国际镍公司）的专利代理律师Mr. Ewan C. MacQueen在第一个专利申请中将此种工艺称之为“机械合金化”（Mechanical Alloying）。20世纪70年代初期机械合金化技术首先被用于制备弥散强化高温合金，80年代国际镍公司和日本金属材料技术研究所等又推出第二代弥散强化高温合金，如MA754的改型材料MA758。此后，该技术得到了发展，由黑色金属扩大到有色金属。机械合金化技术在铜基、铁基和铝基弥散强化合金上也获得了应用。一些用传统技术难以制备的新材料，也使用机械合金化技术来合成：对于熔点相差悬殊，液相和国相都不互榕的材料，很难使用传统熔炼技术来制造均匀的合金，而机械合金化可以实现两相或多相不相溶成分的均匀混合。纳米晶材料的制备是材料科学领域的研究热点之一，由于其具有显著的体积效应、表面效应和界面效应，因此引起材料在力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等特性上的变化。传统制备纳米晶材料的方法主要有固相法、液相法和气相法三大类，Thompson等人在1987年首先报导了通过机械合金化法合成出了纳米晶材料，1988年日本京都大学的新宫教授等人系统地报导了采用高能球磨法制备Al-Fe纳米晶材料的工作，为纳米晶材料的制备和应用找出了一条实用化的途径这是机械合金化技术最引人注目的应用领域，也是在制备非晶体、准晶体、过饱和回熔体及纳米晶材料的合适工艺。机械合金化已经成为材料制备技术中的重要方法之一。到目前为止已成功制备出了弥散强化合金、磁性材料、商植材料、贮氢材料、过饱和圃熔体、复合材料、超导材料、非品、准晶和纳米晶等。

正文

1机械合金化技术

机械合金化（Mechanical Alloying，简称MA）是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。机械合金化粉末并非像金属或合金熔铸后形成的合金材料那样，各组元之间充分达到原子间结合，形成均匀的固溶体或化合物。在大多数情况下，在有限的球磨时间内仅仅使各组元在那些相接触的点、线和面上达到或趋近原子级距离，并且最终得到的只是各组元分布十分均匀的混合物或复合物。当球磨时间非常长时，在某些体系中也可通过固态扩散，使各组元达到原子间结合而形成合金或化合物。

1.1 机械合金化原理

目前公认机械合金化的反应机制，主要有两种方式：

一是通过原子扩散逐渐实现合

金化；在球磨过程中粉末颗粒在球磨

罐中受到高能球的碰撞、挤压，颗粒

发生严重的塑性变形、断裂和冷焊，

粉末被不断细化，新鲜未反应的表面

不断地暴露出来，晶体逐渐被细化形

成层状结构，粉末通过新鲜表面而结

合在一起。这显著增加了原子反应的

接触面积，缩短了原子的扩散距离，

增大了扩散系数。多数合金体系的MA

形成过程是受扩散控制的，因为MA 图1-1 高能球磨机示意图

使混合粉末在该过程中产生高密度的晶体缺陷和大量扩散偶，在自由能的驱动下，由晶体的自由表面、晶界和晶格上的原子扩散而逐渐形核长，直至耗尽组元粉末，形成合金。如

A1—Zn、A1—Cu、A1—Nb 等体系的机械合金化过程就是按照这种方式进行的。

二是爆炸反应；粉末球磨一段时间后，接着在很短的时间内发生合金化反应放出大量的热形成合金，这种机制可称为爆炸反应（或称为高温自蔓延反应SHS、燃烧合成反应或自驱动反应）。Ni50A150粉末的机械合金化、Mo—Si、Ti—C和NiA1/ TiC等合金系中都观察

到同样的反应现象。粉末在球磨开始阶段发生变形、断裂和冷焊作用，粉末粒子被不断的细化。能量在粉末中的‘沉积’和接触面的大量增加以及粉末的细化为爆炸反应提供了条件。这可以看成燃烧反应的孕育过程，在此期间无化合物生成，但为反应的发生创造了条件。一旦粉末在机械碰撞中产生局部高温，就可以“点燃”粉末，反应一旦‘点燃’后，将会放出大量的生成热，这些热量又激活邻近临界状态的粉末发生反应，从而使反应得以继续进行，这种形式可以称为‘链式反应’。

1.2 影响机械合金化的因素

1）装置生产机械合金化粉末的研磨装置有：行星磨、振动磨、搅拌磨等。它们的研磨能量、研磨效率、物料的污染程度以及研磨介质与研磨容器内壁的力的作用各不相同，故对研磨结果起着至关重要的影响。研磨容器的材料及形状对研磨结果有重要影响。在过程中，研磨介质对研磨容器内壁的撞击和摩擦作用会使研磨容器内壁的部分材料脱落而进入研磨物料中造成污染。此外，研磨容器的形状也很重要，特别是内壁的形状设计例如，异形腔，就是在磨腔内安装固定滑板和凸块，使得磨腔断面由圆形变为异形，从而提高了介质的的滑动速度并产生了向心加速度，增强了介质间的摩擦作用，而有利于合金化进程。

2）研磨速度研磨机的转速越高，就会有越多的能量传递给研磨物料。但是，并不是转速越高越好。一方面研磨机转速提高的同时，研磨介质的转速也会提高，当高到一定程度时研磨介质就紧贴于研磨容器内壁，而不能对研磨物料产生任何冲击作用，从而不利于塑性变形和合金化进程。另一方面，转速过高会使研磨系统温升过快，例如较高的温度可能会导致在过程中需要形成的过饱和固溶体、非晶相或其它亚稳态相的分解。

3）研磨时间研磨时间是影响结果的最重要因素之一。在一定的条件下，随着研磨的进程，合金化程度会越来越高，颗粒尺寸会逐渐减小并最终形成一个稳定的平衡态，即颗粒的冷焊和破碎达到一动态平衡，此时颗粒尺寸不再发生变化。但研磨时间越长造成的污染也就

越严重。因此，最佳研磨时间要根据所需的结果，通过试验综合确定。影响合金化的因素还有很多例如：研磨介质，球料比，研磨介质，气体环境，研磨温度等，此处不再一一介绍。

2 机械合金化技术应用

2.1机械合金化法在材料制备中的应用

机械合金化技术已被广泛应用于制备各种先进材料，包括平衡相、非平衡相和复合材料。随着机械合金化的发展，采用该技术制备磁性材料、超导材料、储氢材料、热电材料及功能梯度材料等方面的研究也取得了巨大进展。机械合金化技术在新材料研制中已经成为有力的工具之一。下图为机械合金化法在材料制备中的应用

机械合金化法在材料制备中的应用

2.2机械合金化在功能材料制备中的应用

2.2.1超导合金

超导合金是一种应用广泛、实用价值很大的新型材料，机械合金化制备材料的方法，给超导材料的开发开创了新的思路。最早应用机械合金化开发超导材料的是1977年Larson 等人合成了A15型超导体Nb3Al，1979年White合成了Nb3Sn。这类材料由于组元熔点相差很大且凝固反应具有包晶性质，用传统的熔炼技术很难制备出这类化合物。还有一类材料是互不固溶的合金，这类材料即使在液相也会发生相分离。另外，具有高临界温度的A15型超导化合物的脆性很大，难以冷加工变形，而通过机械合金化能够制备出均匀的合金材料，并易于后续加工。

四元金属间化合物R-T-B-C（R为稀土元素或Y；T为Ni、Pd或Pt）因其较高的超导转变温度（可达23K，在金属间化合物超导体中最高）而引起人们极大的兴趣。通常采用电弧熔融法制备这类材料，但该法存在稀土元素反应剧烈，B和C易挥发等问题。机械合金化为制备这类材料提供了一种很好的方法。Eckert等人首先采用机械合金化法制备了Y-Ni-B-C 超导材料。球磨过程中杂质元素（球磨介质Fe）的引入，恶化了材料的超导性能，有文献指出Y(Ni1-x Fe x)2B2C中3.3mass%Fe使超导转变温度Tc从纯YNi2B2C的15K减小到6.5K。

氧化物高温超导材料是最重要的超导材料体系之一。增本健等人对激冷Ba-(Yb、Eu)-Cu 合金进行氧化处理，得到了超导临界温度（Tc）为90K左右的材料。但是，Y、Ho、Gd、Er 等稀土元素与Ba难于固溶，因此B-(Y、Gd、Ho、Er)-Cu合金不能采用上述方法制得超导材料。采用Ba、Cu、Ln80Cu20（Ln=Y、Gd、Ho、Er）三种粉末进行机械合金化处理，球磨时间为36ks（10h），发现已形成fcc的Cu固溶体，机械合金化的粉末经压力成形后，在氧气气氛和在1193K温度下，经过86.4ks（24h）的氧化处理，变成了具有斜方晶MFeO3类化合物的微晶结构，晶粒度约为20nm。这种微晶体的Tc温度为86～88K。采用同样方法对Bi-Sr-Ca-Cu-O系进行处理，得到的Tc温度为90K左右。

2.2.2 磁性材料

（1）非晶软磁合金自从1976年美国Duwez教授率先开发出Fe-P-C系非晶软磁合金以来，非晶软磁合金由于其独特性能日益受到重视。其主要性能特点为：具有较高的强度和硬度，无晶界和位错等晶体缺陷；良好的耐腐蚀性能；电阻率较一般软磁合金的大。通常制作这类合金的方法是溅射法和熔体快凝法，但这两种方法都有一定的局限性，近年来通过机械合金化方法已成功地制备出一些非晶软磁合金。通过对非晶合金进行晶化处理，可以在非晶态合金中析出少量的微晶组织，这可以改善铁基非晶态合金的磁性能。1988年Yoshizawa等人

在非晶软磁材料Fe-Si-B合金的基础上加入Cu和Nb，加热到823K晶化后形成纳米晶新软磁材料，其结构特征是在非晶态基体上均匀分布着无规则取向的直径10～15nm 的α-Fe晶粒。这种新的软磁材料被称之为Finemet，它不仅具有很高的磁导率，而且也具有很高的饱和磁化强度(B s=1.3T)，可称为目前最佳的软磁材料之一。

（2）稀土永磁材料机械合金化在制备永磁材料方面具有广阔的应用前景，自从1983年发现了Nd-Fe-B永磁体后，人们通常都用粉末冶金法和快淬法来制造Nd-Fe-B粉末磁体。1987年德国西门子公司的Schultz最先用机械合金化方法制备了Nd15Fe77B8永磁体。Schultz等人使用5～40μm的Fe粉、小于0.5mm的Nd粒和小于1μm的非晶硼粉配制成分为Nd15Fe77B8的混合粉末，在氩气气氛中（小于1ppmO2和H2O）于行星球磨机上进行球磨，球磨30h后，在X射线衍射谱上观察不到Nd的衍射峰，反而存在宽化了的Fe峰，硼颗粒嵌入在Fe和Nd 的层状结构中。在873K退火1h，硼颗粒完全溶入FeNd中，形成了Nd2Fe14B相，这样形成的磁性材料与快速淬火的试样相比，其显微组织非常细小，而且表现出畴壁钉扎行为，具有非常好的硬磁性。在对Nd-Fe-B进行深入研究的同时，材料科学工作者开展了大量的探索性工作来寻找新的稀土永磁体。研究对象主要集中在含Fe及稀土元素的正方晶系结构（ThMn12,1:12永磁体）相方面。

2.2.3储氢材料

储氢材料作为一种新型功能材料，在能源日益短缺，环境污染日益严重的今天，受到人们越来越多的重视。储氢材料的制备方法一般有熔融法、烧结法、共沉淀、还原扩散法、急冷非晶化法和机械合金化法。

机械合金化法用于储氢材料制备以来，由于该方法的新颖性及产物储氢性能的改善，其应用正日益加强。机械合金化法制备储氢材料有如下特点：

①可制备熔点相差较大的合金，如MgZ（Z=Ti、Co、Ni、Nb）体系，MgZ合金常规熔炼法难以制备，采用机械合金化法正发挥了其特点。

②粒子不断破碎、折叠，产生了大量新鲜表面及晶格缺陷，从而增强了其吸放氢过程中的反应并有效降低活化能。

③简化了工艺。机械合金化制备的储氢材料为超细粉末，使用时不需粉碎。

机械合金化制备的储氢材料可以分为：Mg2Ni体系，Fe-Ti系，LaNi5系，TiMn2-Ni系。（1）Mg2Ni体系 1968年Reilly和Wiswall首先采用熔炼法制备了Mg2Ni合金，并研究了其储氢性能。1987年Ivanov等人应用机械合金化法合成了Mg2Ni合金，在镁基储氢材料研究方面取得了重要进展。

（2）Fe-Ti系 Fe-Ti系是1974年由美国布鲁克-海文国家实验室的Reilly和Wiswall 两人发现的储氢合金，其储氢量为1.8mass%，室温下平衡氢压为0.3MPa。Zaluski等研究了机械合金法制备的FeTi系合金的储氢性能，认为球磨气氛中氧的含量是决定生成微晶或无定形FeTi的关键。当氧含量低于3%时生成微晶FeTi，而高于3%时则生成无定形FeTi，且两者的吸放氢行为明显不同。与传统方法相比，机械合金法制备的微晶FeTi的活化在673K 和真空条件下0.5h即可完成，吸放氢性能也得到明显改善，而添加适量Pb，则可使其吸放氢过程在常温下完成，这可能与产物的表面氧化层有关。

（3）LaNi5系

AB5型金属间化合物大多数能够可逆地储存大量的氢，A是一种或多种镧系元素，B为3d过渡元素。LaNi5是稀土类储氢材料的典型代表，其特点是吸氢量大，室温即可活化，并具有高的循环稳定性和良好的吸放氢动力学，已被商业应用于镍－金属氢化物电池的负极材料。然而，LaNi5型储氢材料随吸放氢次数的增加，其吸氢能力大大降低，经过100次吸放氢循环后，吸氢能力降低40%。研究指出吸氢过程中合金的体积膨胀24%，导致晶格应力产生，从而使合金晶粒易于破碎，经25次循环后，晶粒尺寸从7μm减小到2μm。晶粒尺寸的减小导致更多的晶粒表面与电解液接触，腐蚀加剧。对LaNi5型储氢材料的研究大多集中在用其它元素替代La和Ni方面，以减小其体积膨胀。

（4）TiMn2-Ni系

AB2型储氢合金是由容易生成稳定氢化物的放热型金属A（Ti、Zr、La、Mo、Mg等）与对氢无亲和力的吸热型金属B（Ni、Fe、Co、Mn等）生成Laves相构造而成的。日本松下电器公司首先开发的AB2型Ti-Mn基储氢合金，该合金储氢量大，易活化，平衡压力适中，成本低，成为继AB5型稀土系和AB型TiFe系之后的又一新型储氢合金。

2.3 机械合金化制备非晶合金

2.3.1机械合金化制备非晶合金的发展大多数非晶相是通过快速凝固或气相沉积的方法在冷的基体上形成的。1983年在非晶化领域的一些发现，再次引起了人们对固态非晶化的注意。虽然White在1979年用机械合金化及随后热处理方法合成了Nb3Sn超导材料，第一个提出了采用机械合金化可能导致材料非晶化，但第一个有目的地研究由机械合金化导致非晶化的是Koch等人。1983年Koch等人发现了Ni和Nb混合粉末在机械球磨时发生了非晶化。在球磨后的YCo，YCo7，YCo5和Y2Co17等金属间化合物中，也观察到了非晶合金的宽衍射峰及M?ssbauer谱。GdCo3和Gd2Co17在球磨时生成两相（非晶＋晶体）组织。接着，在许多金属间化合物的球磨实验中观察到了非晶化现象。

球磨所导致的非晶化可以分成两类：①几种元素粉末（或不同的合金）的机械合金化，在组元之间有物质的传输；②单一成分（如单一金属间化合物、非互溶混合物或单一元素）的机械碾磨，不需要物质传输。因为在正常情况下“球磨”是指摩擦加工过程，加工过程中重要的是切应力，并有磨屑生成。在粉末的球磨过程中，可能产生较复杂的三轴应力状态，或许还有一部分静水应力。

2.3.2机械合金化工艺对非晶化的影响

球磨方式的影响在机械合金化过程中，球磨方式不同，往往会导致不同的非晶转变机制，即直接形成机制和间接转化机制。Weeber等人用Ni粉和Ti粉金属粉末分别在行星球磨机和振动球磨机中球磨时，两种混合粉末可直接变成Ni63Ti37非晶粉末，而采用搅拌球磨机时元素粉末首先变成各种金属间化合物，然后再转变成非晶粉末。对Ni、Ti混合粉末在搅拌球磨机各个时间段取样进行X射线衍射分析发现如下相转变过程：

晶体（Ni＋Ti）混合粉→Ni3Ti→NiTi2→NiTi→非晶（NiTi）粉末

上述实验可见球磨方式对非晶化转变有一定影响。

球磨条件的影响球磨时间对非晶化过程影响最大。一般来说，球磨时间愈长，粉末非晶化程度愈高。但球磨时间过长，粉末与球或壁长期接触碰撞时易混入杂质，产生污染的晶体相。增加球磨强度（即增加球料比和转速），通常期望非晶化易于进行，然而高的球磨能量也会增加球磨温度，导致非晶相晶化，所以必须选择最佳的球磨强度。实验表明，在中等强度下，球磨得到的非晶相范围最大。仅增加球料比具有相类似的影响，在Al-Ta系中，当球料比为12:1时，得到的是晶体相；而当球料比为324:1时，得到了非晶相和晶体相的混合物。另外，球磨介质尺寸较大时，也不能得到非晶相。

球磨机转速对非晶化过程也有一定影响。Eckert等人用三种不同转速做了Ni x Zr100-x的非晶化实验。三种不同成份的合金在球磨60h后的研究结果表明：当X=80时，两种转速都获得了部分残余的晶体相；当X=65时，两者得到的是单相非晶体；当X=68时，高速球磨得到了部分残余晶体相，而低速球磨时得到了单相非晶体。

球磨机内的保护气氛对非晶化过程有一定影响。将Ni、Ti金属混合粉末进行球磨，气氛分为氩气、空气、氮气。球磨结果表明：在氮气中除了生成少量的金属氮化物外还生成了非晶相，这与在氩气（包括氦气）中球磨时的非晶转变一致。在空气中，由于存在氧气，球磨初期首先生成Ni2Ti4O金属间化合物和氧化钛，继续球磨，金属间化合物转化为非晶，原因是氧化物的形成阻碍了原子扩散，在一定程度上抑制了非晶反应的进行。但是，也有报导只有在氧气气氛下对Fe-Cr合金球磨才能得到非晶相，无氧时形成的是金属间化合物。在对

Nb3Al粉末进行球磨时，发现了相似的情况，在纯净的气氛中得到了无序固溶体，在氧气气氛中形成了非晶相。在Al-Ti和Ni-Nb中也发现类似现象，对Ti-50at%Al粉末进行球磨时氮和氧的存在是导致非晶化的原因，没有氮和氧时，球磨100h也没有发生非晶化反应。2.4 机械合金化制备纳米晶材料

纳米材料是当今材料领域的研究热点，由于其具有小尺寸效应、表面和界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因此引起材料在力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等特性上的变化。制备纳米晶的方法主要有固相法、液相法、气相法三大类。Thompson和Politis在1987年首先报导了通过机械合金化合成纳米晶材料，Shingu等人通过机械合金化合成了纳米有序晶体结构。由于采用机械合金化制备纳米晶材料具有设备简单、产量高、适合于制备各种类型的纳米晶材料。

2.4.1 纳米晶纯金属的制备

大量研究结果表明具有bcc结构的纯金属（如Fe、Cr、Nb、W等）和具有hcp结构的纯金属（如Hf、Zr、Co、Ru等）在高能球磨的作用下能够形成纳米晶结构，而具有fcc结构的金属（如Cu）则不易形成纳米晶。

纳米晶纯金属的制备原理为：纯金属在球磨过程中，颗粒反复形变，局域应变的增加引起缺陷密度的增加，当局域切应变中缺陷密度达到某临界值时，晶粒被破碎，这个过程不断重复晶粒则不断细化，直至形成纳米晶结构。Fecht等人通过透射电镜分析表明，随球磨时间延长，切变带内位错形状的胞状组织转变成随机位向的纳米晶组织。电子衍射分析表明，在含有位错胞/小角晶界的粉末组织中存在变形织构。经较长时间球磨后，织构消失，取而代之的是近于随机分布的织构，此时粉末的组织为具有大角晶界的纳米晶。Jang和Koch的试验结果表明，对用球磨方式制备的纳米晶Fe而言，其硬度随晶粒尺寸的减小而增大。硬度与晶粒直径的平方根之间满足Hall-Petch公式。具有fcc结构的金属，由于具有较多的滑移面，应力通过大量滑移带的形成而释放，晶粒不易破碎，较难形成纳米晶。

2.4.2纳米晶金属间化合物的制备

在一些合金系的某些成分范围内，纳米晶金属间化合物往往以中间相的形式在球磨过程出现。如Nb-25%Al在高能球磨时，在球磨初期首先形成35nm左右的Nb3Al相和少量的Nb2Al 相；当球磨时间为2.5h时，金属间化合物Nb3Al和Nb2Al迅速转变成具有10nm大小的bcc 固溶体。Pd-Si系合金在球磨时先形成纳米晶金属间化合物Pd3Si。延长球磨时间，会再形成非晶相。对于具有负混合热的二元或二元以上的合金体系在球磨过程中亚稳相的转变取决于球磨合金的体系及合金成份。

2.4.3不互溶体系和固溶度扩展系的纳米晶制备

采用机械合金化可以比较容易地制备一些高熔点和不互溶体系的纳米晶。众所周知，二元体系Ag-Cu在室温下几乎不互溶。但Ag、Cu混合粉末经25h高能球磨后，开始形成bcc结构的固溶体，球磨400h后，bcc固溶体的晶粒尺寸减小到10nm。不互溶的Fe-Cu二元合金球磨后能形成固溶度很宽的bcc和fcc结构固溶体。Fe在Cu中的固溶度可扩展到60%以上，晶粒尺寸为十几个纳米。Cu-W系是具有正混合热的非互溶体系，在理论上不具备合金化的热力学条件，但通过机械合金化处理后可实现合金化。Gaffet等人对不互溶的Cu-W体系进行了比较系统的研究，几乎在整个成份范围内都能通过高能球磨得到晶粒度为20nm的固溶体。而对Cu、Ta粉末进行30h的球磨，得到10～20nm的Cu-Ta固溶体。不互溶体系还有Ag-Cu、Ag-Ni、Al-Fe等合金系，都可以通过机械合金化得到纳米晶的固溶体。

2.4.4纳米尺寸复相材料的制备

当合金由两个和两个以上的相组成，且组成相至少有一个是纳米尺寸时，该合金可称之为纳米相复合合金（或称之为具有纳米尺寸的复相材料）。纳米复合材料可以通过机械合金化直接合成，也可以由机械合金化/机械碾磨形成的非晶相在相对较低温度下晶化得到纳米复相材料。目前已制备出多种纳米相的复合合金，如具有巨磁阻的Co-Cu纳米复合合金，具有剩磁增强效应的由软磁相和硬磁相构成的纳米复合磁体，Si3N4/TiN，BN/Al纳米相复合材料，WC-Co纳米相硬质合金，Al-Pb基、Cu-Pb基纳米复相合金等。纳米相提高了材料的性能，日本学者报道了用机械球磨的方法制备出了含有1～5%、直径为几十纳米Y2O3颗粒的复合Co-Ni-Zr合金，由于Y2O3颗粒的弥散分布使合金的矫顽力提高了将近两个数量级。另外利用高能球磨方法还可以实现机械还原，使纳米晶MgO或CaO颗粒均匀地分布在Cu基体中，可使Cu的电导率几乎不变化而强度提高。

2.5 机械合金化技术制备弥散强化合金

机械合金化技术可以用于通常熔炼技术难以或不可能使合金元素产生合金化的场合。该技术在弥散强化合金的制备中得到了广泛而成功的应用。弥散强化合金按其弥散相的种类大体可分为氧化物弥散强化合金（ODS合金）和碳化物弥散强化合金（CDS合金）。机械合金化技术最初应用于制备Ni基和Fe基弥散强化超合金，近年又发展到铝基、铜基等其他合金体系。

2.5.1铁基ODS合金

早期用于航空工业的ODS合金主要是TD镍和TD镍铬，随着航空工业的发展，对耐热材料的高温强度、抗氧化能力等性能指标提出了更高要求，Fe的熔点可达1809K，比Ni的熔点（1726K）高，所以铁基弥散强化合金引起了人们的重视。典型的ODS Fe基合金是MA956，

MA956沿轴向拉伸性能与温度的关系 MA956合金与Ni基超合金抗氧化

性能的比较（1373K）

其成分为Fe-20Cr-4.5Al-0.5Ti-0.5Y2O3。制备Inco MA956时采用的原料为铁粉（~100目）、Y2O3（~20nm）以及成分为Fe-60Cr-15Al-1.5Ti(~60目)的合金粉末。将经高能球磨的粉末密封于软钢包套内，挤压成矩形棒，除去包套后热轧成板，再冷轧到厚为0.15 cm的薄板，并将薄板在1603K下退火。结果表明，MA956E合金的显微组织与弥散强化镍基合金所产生的晶粒组织相同，薄板材料含有粗大的扁平状晶粒，这些晶粒在薄板平面中是等轴的，直径大于5mm，而在截面内的晶粒厚度为0.2~0.5mm，纵横比大于10。这种合金组织对获得良好的高温持久性能是非常必要的。获得高纵横比合金的方法除挤压、轧制外，更重要的方法是通过定向再结晶和等温退火来实现。定向再结晶能使晶粒非纵横比接近30，等温退火则使合金中细的等轴晶区大大减少，使得合金的高温性能大大改善。MA956合金具有高的高温强度和良好的蠕变性能。图3-44 给出了沿挤出方向的抗拉强度和伸长率随温度变化的情况。从图中可以看出在1100K以上合金仍有较高的强度，并具有一定的塑性。MA956合金还具有良好的抗高温腐蚀能力。图3-45比较了MA956和Ni基超合金在含有水蒸汽的高温氧化气氛中重量的变化，可见MA法制备的ODS Fe基合金MA956的抗氧化性能优于Ni基超合金的。2.5.2弥散强化铝合金

这是一类从20世纪80年代才开始研究和发展的新型弥散强化材料，材料中含有碳，碳随后转变成Al4C3而成为弥散强化相，同时起弥散相强化作用的还有Al2O3粒子，合金具有良好的综合性能。

（1）Al-C系弥散强化合金

1977年奥地利的Jangg教授和国际镍公司的Benjamin分别报导了Al-C系弥散强化合金。Jangg在纯铝粉中加入不同含量的炭黑后进行球磨，将粉末致密化成坯后在823K下挤压，

挤压比为9：1。Jangg教授又进行了粉末热锻实验，将球磨粉末压成方坯，模压压力为520MPa，然后在空气中加热到锻造温度，在300MPa的压力下热锻，锻造温度为873~893K

（2）DISPAL合金

瑞士学者Irmann发明的SAP材料，具有良好的中子吸收能力，优异的抗冷却液和核燃料腐蚀的能力，在673～723K的工作温度下具有足够高的力学性能，抗蠕变性能好。SAP中Al2O3最合适的含量为10~15vol.%，但这种弥散强化合金的导电性很差。Benjamin等人考虑了上述原因，采用了机械合金化来制造ODS铝，这种ODS铝含2~4vol.%Al2O3，力学性能和导电性能都非常好。在进行球磨时，为了防止粉末之间以及粉末与球、壁之间过分冷焊，加入1mass%的硬脂酸或甲醇作为球磨助剂，而生成的Al4C3也是一种很好的弥散相。

（3）采用机械合金化方法制备的ODS铝-镁合金

为了找到一种强度与硬铝（LY12）相当，而且抗腐蚀性能又特别好的合金，国际镍公司采用MA方法制备了一系列Al-Mg ODS合金，典型的Al基弥散强化合金是Al9052和Al9021。Al9052的常规性能与7000系铝合金的大体相同，但其抗腐蚀性能大大强于后者，Al9052在363～589K下长时间处理，对性能几乎没什么影响。Al905XL是一种Al-Mg-Li合金，其综合性能如强度、断裂韧性和抗腐蚀性能优于7075-T73合金，被用于飞机、导弹结构材料。Al9021在应变速率1～10/s，748K下，具有较大的伸长率（达500%以上），有利于进行塑性加工。

（4）机械合金化制备高温铝合金

由于高温铝合金在机械合金化过程中形成了大量的热稳定性较高的弥散第二相颗粒，使得机械合金化高温铝合金的耐热性能优于快速凝固铝合金。机械合金化高温铝合金的使用温度可高达673K，可以应用在发动机受热部件（如活塞、连杆和汽缸内衬）。表3-15给出了部分耐热铝合金的性能。Al-Mg-C系和Al-Ti系具有很高的高温强度，机械合金化 Al-Ti系合金高温性能稳定，因此有可能取代部分钛合金。机械合金化Al-Ti-V、Al-Ti-Zr三元合金的耐热性优于二元机械合金化Al-8mass%Ti二元合金，三元机械合金化合金的硬度不随退火时间改变而改变，而二元合金的硬度则随退火时间延长而不断下降。比利时Froyen等人开发了一种二次机械合金化方法（dMA），Froyen等人先将混合粉末经过第一次球磨，然后通过高温热处理以促进金属间化合物形成，第二次球磨主要作用是细化粉末的显微组织，最后固结合金粉末。通过dMA工艺在铝合金中形成了均匀分布、尺寸细小的金属间化合物和惰性弥散物Al4C3、Al2O3，可以用这种方法制备Al-Fe、Al-Mn、Al-Fe-Mn系合金。

（5）快速凝固粉末的机械合金化

用快速凝固（RS）和机械合金化（MA）双重工艺制备各种耐热铝合金的技术愈来愈引起重视。快速凝固粉末在进行MA处理后，粉末颗粒之间出现了氧化物和碳化物的弥散粒子（约30nm）。经热加工后，它们均匀分布在基体－金属间化合物界面上及亚晶界上或铝基体中。这种弥散粒子抑制了金属间化合物的粗化和晶粒的长大，提高了材料的蠕变性能。Ezz等人对采用快速冷凝和快速冷凝+机械合金化两种工艺制备的Al-Fe-Ni合金系进行了比较。他们发现两者主要区别是金属间化合物弥散相的抗粗化力不同，快速凝固Al-4.9%Fe-4.8%Ni合金在723K可观察到金属间化合物明显粗化，同时伴随晶粒长大。相反，快冷粉末经过MA 处理后出现氧化物和碳化物弥散粒子（～30nm），它们均匀分布在铝基体中、亚晶界上以及基体与(FeNi)Al9(0.18μm)金属间化合物弥散体之间的界面上，抑制了（FeNi）Al9金属间化合物的粗化，显著改善了高温强度。另外机械合金化虽然可以提高合金的强度但也导致了合金塑性降低。定量来说，MA将室温强度提高了约77%，塑性降低了85%。降低塑性的主要原因是颗粒间距变小，促使显微空位在基体界面上形核。这些小孔的聚集在较低的应变下便可导致材料的断裂。

2.5.3弥散强化铜合金[56]

Cu基ODSσ合金的开发和研制是弥散强化领域中一个重要课题。它首先着眼于在不降低铜的导电性和导热性的前提下，提高铜的强度和耐热性。与传统的铜合金相比，它具有高强度、高导电性、高导热率和高的热稳定性，更适合在高温下使用。为了使铜粉表面的微细Al2O3粒子均匀、弥散地分布在基体中，采用机械合金化方法制备Cu基ODS合金。采用Al醇盐作为Al2O3源，经机械合金化处理后得到的Cu-Al2O3粉末可以用通常的粉末冶金方法成形和烧结。采用机械合金化处理的ODS Cu基合金粉末具有良好的烧结性能，特别是在空气中进行机械合金化处理的Cu-Al2O3粉末的烧结性能优于在Ar气中进行机械合金化处理的粉末，其主要原因是前者的基体和弥散相润湿性优于后者。

采用机械合金化制备的Cu基ODS合金具有较好的热等静压性能。内氧化法制备的ODS粉末在热等静压后塑性较差，伸长率不足3%。而机械合金化制备的ODS粉末在较低的热等静压温度下能够达到600MPa的抗拉强度及3%以上的伸长率。随着热等静压温度的升高，伸长率上升得很快。

除采用Al2O3弥散强化铜合金外，也可通过碳化物（TiC、ZrC、TaC、NbC等）来弥散强化铜合金。日本学者高橋輝男等人采用各种单质粉末制成如表3-17所示成分的机械合金化粉末（球磨时间为72ks），再通过机械合金化处理Cu-Ti-C系合金粉末，然后进行固化。按上述方法制备的弥散强化铜晶粒度约为200~500nm，析出碳化物非常弥散细小。同样也可以用

纯铜粉、硼粉和石墨粉进行机械合金化处理，通过热处理得到B4C弥散强化铜。高橋輝男认为，完全可以通过机械合金化的方法制造高强度、高导电率的弥散强化铜合金。这些铜合金可用于反应堆、线圈、点焊接的触点等材料，这种材料的导电率为80%IACS，抗拉强度在600MPa以上。

2.5.4弥散强化合金的应用

（1）弥散强化高温合金的应用领域

弥散强化高温合金作为一种新型的高温材料主要用于航空航天、钢铁、石油、化工等领域。其使用温度范围在1273~1573K。已形成工业化生产规模的镍基ODS合金材料有MA754和MA6000。MA754在70年代中期就被应用于美国军用喷气发动机F404、F110部件，如喷嘴、导板、导向叶片和一些环件，也在考虑用于工业燃气涡轮机的静叶片。这些应用可有效地发挥该合金优异的抗疲劳性、长时蠕变强度和高熔点等特征。该材料制成的叶片可以在没有涂层的情况下在1273K以上工作，而这是单晶合金无法达到的，后者除非用等离子喷涂NiCrAlY 涂层才能用于高温环境中。MA6000是迄今为止实现商业化生产的性能最全面的一种ODS合金，它弥补了以往Ni基ODS合金中温强度不足的弱点，在973～1423K范围持久寿命比单晶材料CMSZ的高44%。MA6000合金已用于制造工业用燃气轮机的定子叶片。为了进一步提高MA6000合金的耐蚀性，又开发了MA760（Ni-20Cr-6Al-0.95Y2O3-2Mo-3.5W），该材料在欧洲已被用于制造发电用的燃气轮机的静叶片和动叶片。

结束语

机械合金化在发展新材料方面显示出其诱人的前景, 国外许多工业国家都从事了MA 的基础理论及应用研究并取得了突破性的进展。但由于机械合金化发展的历史较短和机械合金化过程的复杂性, 尚无一个令人满意的理论模型可以描述M A目前, 大部分工艺和反应体系尚处于试验和开发阶段,在今后的工作中, 还应深人研究M A 过程机理与球磨工艺条件之间的规律, 进一步优化工艺参数工艺条件, 加强对反应体系及后续处理工艺( 如热压冷处理烧结等) 的研究,以提高材料的性能, 扩大材料的范围, 实现从试验室试验向工业生产的转变。

[1] 化工机械手册编委会．化工机械手册粉碎与除尘设备．北京：化学工业出版社，1991 《高性能弥散强化铜基复合材料及其制备技术》作者: 田保红，宋克兴，刘平等著

机械制造小论文

机械制造小论文 1当前我国机械制造工艺和设备的发展现状 1.1管理技术较为落后，不能适应现代发展环境 随着社会的进步，计算机在全世界已经得到了较为普遍的发展，但是在中国，还是不能很好的使用计算机进行管理技术的发展，通过不断提高管理技术，能够让企业进行大程度的提高工作效率。在中国现阶段，我们国家的管理技术还是较为落后的和西方发达国家相互比较，这个主要表现在不能很好的使用国外的先进的管理经验，一味的蛮干。如何能够提高管理技术，让管理者真正能够实实在在的进行管理成为一个重要的话题。在管理技术落后的情况下，适应现代发展环境的发展，变的越来越重要。 1.2设计参数与设计标准不能紧跟世代的发展 随着全世界的经济发展，经济全球化现在已经是一个必然发展的趋势，西方国家的技术不断提高和更新，我们国家的技术更新和设计参数和设计标准还是不能很好的同西方国家相匹敌，不能够很好的进行创新已经成为阻碍我们国家发展的一个真实存在的问题。通过不断提高技术的发展，设计参数和设计标准的不断更新的提高会让一个国家得到很好的发展，只有掌握最新的技术和设计标准，才能在世界的发展浪潮中处于一个不败之地。 1.3国内的机械制造工艺和西方国家的差距还是很大的 在国外，机械制造业已经发展的尤为迅速，其中主要表现在自动化和智能化技术，这些技术的发展，让机械制造工艺设备的管理工作已经实现了自动化和智能化阶段。同西方国家相比较，我们国家的机械制造工艺还是处于港星单击自动发展阶段，这和西方国家的差距还是很大的，要落后20年。这样就要求我们自己不断学习新的技术和制造工艺，同时还要不断创新，只有这样才能不断缩小和西方国家的差距，提升自己的实力。只有通过不断提高自己的实力，才能在世界经济一体化的现实社会中，提高自己的竞争力。 1.4计算机管理模式的普及范围并不广泛 随着现代社会的不断进步，计算机的使用已经变得很普通，也很常见，这样通过计算机的使用，一些问题就会变得较为简单。但是在中国，在机械制造业的发展过程中，计算机的管理模式的普及范围并不广泛，这样就使得我们国家的机械制造业的发展受到了较为重要的影响，主要表现在计算机管理技术的普及范围不广泛会给机械制造业的发展带来一定程度的影响，同时也要提高自己的管理水平，只有让真正的计算机管理技术的使用，投入到正确的使用过程中去，才能不断提高机械制造业的发展。 2现代企业发展和机械制造工艺提高的思考 2.1不断提升制造设备智能化，提高企业发展进程

【CN109763040A】一种铝合金材料及其制备的方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910239737.1 (22)申请日 2019.03.27 (71)申请人 亚太轻合金(南通)科技有限公司 地址 226600 江苏省南通市海安经济开发 区海防路29号 (72)发明人 浦俭英　 (74)专利代理机构 北京盛凡智荣知识产权代理 有限公司 11616 代理人 刘玉珠 (51)Int.Cl. C22C 21/02(2006.01) C22C 1/03(2006.01) C22C 1/06(2006.01) C22F 1/043(2006.01) (54)发明名称 一种铝合金材料及其制备的方法 (57)摘要 本发明公开了一种铝合金材料，按照重量份 计，铝合金材料包括以下组分：Zn 0.1～1份；Si 1～2份；Fe 0.5～1份；Cu 0.05～0.1份；B 0.04 ～0.06份；Y 0.02～0.2份；Al 80～100份。本发 明的铝合金材料，具有优异的抗拉强度和伸长 率，其导电性能和0.2％弹性极限应力Mpa也有较 大的提高，本发明提供的技术方案中铝合金材料 中还含有Ce和Lu元素，Ce和Lu可协同作用，进一 步提高铝合金材料的抗腐蚀性，使得该铝合金材 料还具有优异的抗腐蚀性，能够在含有腐蚀气体 的环境下正常工作。权利要求书1页 说明书14页CN 109763040 A 2019.05.17 C N 109763040 A

1.一种铝合金材料，其特征在于，按照重量份计， 所述铝合金材料包括以下组分： 2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.1～1份的Ti。 3.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.005～0.01份的Mo。 4.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.01～0.03份的Ta。 5.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.01～0.03份的Ce。 6.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.02～0.04份的Pm。 7.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.001～0.003份的Lu。 8.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，还包括0.005～0.01份的W。 9.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的抗拉强度为155～170MPa，伸长率为13％～18％，0.2％弹性极限应力为70MPa～100Mpa，耐冲击性不低于15j/m。 10.根据权利要求1～9任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤： 1)称取原料，将纯铝锭、纯锌锭、纯铜锭投入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度725～740℃，熔炼过程中采用电磁搅拌器进行充分搅拌，随后投入Si、Fe、B、Y、Ti、Mo、Ta、Ce、Pm、Lu、W的各中间合金原料，调整温度为800～820℃，待完全熔化后取样分析化学成分，看是否满足成分控制要求，如有必要进行成分控制调整得到铝合金熔体； 2)加入精炼剂对熔体进行精炼，以消除熔体内气体、氧化膜及夹杂物； 3)将所述原料精炼后，采用半连续铸造方法在700～730℃下浇注，铸造速度为50mm/min～70mm/min，冷却水强度为0.13MPa～0.15MPa，获得铸锭； 4)对所述铸锭进行双级均匀化处理，第一级均匀化的温度为300℃～320℃，时间为4～6h；第二级均匀化的温度为450℃～460℃均匀化时间为16～24h； 5)对经过均匀化处理的铸锭进行热挤压、热轧制或锻造工艺，加工成指定形状的半成品； 6)对半成品进行淬火、时效热处理，以获取上述铝合金产品。 权　利　要　求　书1/1页2CN 109763040 A

机械设计制造及其自动化专业导论论文1

摘要：机械设计制造及其自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能 在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、以机械设计与制造为基础，融入计算机科学、信息技术、自动控制技术的交叉学科，主要任务是运用先进设计制造技术的理论与方法，解决现代工程领域中的复杂技术问题，以实现产品智能化的设计 与制造。运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 关键词：机械设计制造及其自动化现状职业规划 一、经济全球化背景下的机械制造业。 机械制造业指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的行业。机械制造业为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。21世纪初，机械制造业发展的特点是现代化高新技术的综合利用，其趋势是四化：即柔性化、敏捷化、智能化和信息化。再也不是以20世纪20～40年代发展起来的机械学科自身的成就——凸轮及其它机械为基础，采用专用机床、夹具、刀具、量具组成的流水式生产线——刚性自动化。刚性自动化的缺点是严重影响产品的更新换代，妨碍采用高新技术，产品在国际市场上缺乏竞争力。 从20世纪到21世纪，我们身边的制造业已经发生了一系列的巨大变化。以机械化、自动化为特征的传统制造业已变为融入了信息技术和高新技术的现代制造业。20世纪的制造业以技术为中心，实行专业分工，生产组织则是按功能划分的固定工作小组，企业的组织结构是金字塔型结构，采取顺序作业方式。而21世纪的制造业则以人为中心，实行模糊分工，一专多能，工作小组也已变为具有自主管理功能的“团队”，企业的组织结构已普遍采取能更加快速响应市场的“扁平型”和“网络型”，采取并行作业方式。21世纪的制造业企业的战略已不是规模经济，而是快速响应市场和技术创新，企业的质量观从符合性质量观变为满意度质量观，企业将更加重视产品和制造过程对环境的影响。企业开始重视知识产权方面的投入，从以往仅提供产品转变为提供解决问题的方案，生产方式不再是同一品种的大批量生产，而是根据客户要求进行定制生产。企业的组织模式逐步从“橄榄型”转为“哑铃型”，加强原先薄弱的研究开发和销售服务这两头，通过大规模的定制生产和网络化制造以追求自身成本的最小化和客户价值的最大化。 二、我国机械制造技术的发展现状 20 世纪90 年代初，随着CIMS 技术的大力推广应用，包括有CIMS 实验工程中心和7 个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS 的若干研究项目，诸如CIMS 软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD 和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。概括起来主要表现在以下几个方面： （一）产品结构的差距 中国机械制造业的快速发展，主要依靠技术引进和赶超型发展战略，加之中国劳动力丰富而资金相对短缺，致使机械制造业的科技开发明显滞后。虽然中国机械制造业的产品数量已经位居世界前列，但主要是劳动密集型产品，具有自主知识产权的高、精、尖产品比较少。2000 年，中国汽车生产超过200 万辆，但是关键技术都来源于国外大型汽车公司，很多关

钛合金的制备方法

专题报道 钛合金的制备方法 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 热处理钛合金的方法和所得零件 机械合金化热处理法制备6AI4V钛合金粉的工艺 冲压成形性和强度的平衡优异的钛或钛合金板 一种钛合金棒材的制备方法 一种低成本钛合金的制备方法 大规格高性能钛及钛合金锭的熔铸方法 一种粉末冶金钛合金及其制备方法 一种凝胶注模-自蔓延高温合成制备钛合金材料的方法 微量稀土合金化处理的TA16钛合金 一种低密度高铸造性能钛合金材料及其制备方法 一种低弹性模量的铸造钛合金 一种低密度高性能钛合金材料及其制备方法 一种钛合金TI-62222S及其制备方法 一种钛合金TI-811-1及其制备方法 通过粉末冶金法制备基于钛合金的并且TIB强化的复合部件的方法 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 申请号：201110267053.6 公布日：2012-01-18 申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 摘要：本发明提供了一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法。所述方法包括以下步骤:将熔分钛渣直接热装入炉;升温至熔池澄清后,加还原剂进行冶炼,控制反应温度;反应完毕后,镇静沉降;出渣、出合金,冷却制得含钛合金。本发明采用钒钛磁铁矿直接还原或非高炉炼铁后得到的熔分钛渣为原料制备含钛合金,能够有效的利用熔分钛渣中的钛资源,采用热渣直接入炉的方式,降低了生产成本和能源消耗,对提高钒钛磁铁矿资源的综合利用率具有重要意义。 热处理钛合金的方法和所得零件 申请号：200980156528.5 公布日：2012-01-11 申请(专利权)人：奥贝尔&杜瓦尔公司 摘要：本发明涉及一种热处理Ti?5-5-5-3型钛合金的方法,该Ti5-5-5-3型钛合金具有以重量百分数计的以下组成:4.4-5.7%铝,4.0-5.5%钒,0.30-0.50%铁,4.0-5.5%钼,2.5-3.5%铬,0.08-0.18%氧,痕量至0.10%的碳,痕量至0.05%的氮,痕量至0.30%的锆,痕量至0.15%的硅,其余百分数是钛和杂质,其特征在于所述合金的热处理包括:将合金加热到800-840℃且低于该合金的β-转变的第一平台;维持第一温度平台1-3小时;在没有中间再加热的情况下将合金冷却至760℃-800℃的第二平台;维持第二温度平台2-5小时;将合金冷却至室温;将

机械合金化制备粉末材料的良好应用前景

机械合金化制备粉末材料的良好应用前景 摘要：近年来，用机械合金化制备粉末材料的技术发展较快，高能球磨制备粉末材料尤其是纳米WC粉末材料，已经取得了长足进展。通过对微观结构和性能方面的比较，用机械合金化技术制备的纳米晶体与原子沉积法获得的材料具有相似的结构和性质，且机械合金化工艺简单，产量高，成本低，符合现代高新技术的基础研究和产业化发展需要。因此，用机械合金化制备纳米硬质合金粉有着良好的应用前景。但无论是国内还是国外，真正实现纳米钨和WC－Co粉末的大规模生产与大批量应用尚有一定的路程。 关键词：机械合金化、材料制备、前景 机械合金化(简称MA)是一种从元素粉末制取具有平衡或非平衡相组成的合金粉末或复合粉末的制粉技术。它是在高能球磨机中，通过粉末颗粒之间、粉末颗粒与磨球之间长时间发生非常激烈的研磨，粉末被破碎和撕裂，所形成的新生表面互相冷焊而逐步合金化，其过程反复进行，最终达到机械合金化的目的。机械合金化是美国国际镍公司Benjamin等人于20世纪60年代末期开发的，当时主要用于制备同时具有沉淀硬化和氧化物弥散硬化效应的镍基和铁基超合金。20世纪80年代初，美国科学家Koch及其同事采用机械合金化手段成功地获得Ni60Nb40非晶粉末，此后，该方法得到迅速发展。W.Schlum和H.Grewe通过大量的试验研究之后，于1988年提出机械合金化方法能够制备纳米晶体。后来 Fecht等用机械合金化方法成功地制备出纳米级超细晶合金，开创了机械合金化技术新领域。现在，机械合金化方法已成功地应用于制备纳米级超细晶弥散强化材料、磁性材料、超导材料、非晶材料、纳米晶材料、轻金属高比强材料和过饱和弥散固溶体等。美国、德国、日本等发达国家纷纷投入大量的人力、物力和财力，做了大量的研究工作，取得了显著的成果，并已经实现工业化生产。美国INCO公司已经建成了铁、镍、铝基氧化物弥散强化合金的机械合金化生产线，生产能力达350t/年。我国机械合金化研究工作从1988年开始，十多年来已取得了十分显著的进展。 机械合金化 1基本原理 1988年，日本的新宫秀夫提出了压延和反复折叠模型。当一次压下率为1/a时，经n 次压延后，其厚度即由原来的d0变为d，且d=d0(1/a)。如用机械合金法将两种元素的粉末混合压延10次且设1/a≈31 6296，粉末粒度则可被减薄到其原来厚度的十万分之一，形成非常微小的双层重叠，粉末经更多次的压延可达到纳米级的微细组织结构。因此，机械合金化法使粉末在固态下也可能发生合金化。1990年，Atzmon又提出了另一种机械合金化原理? 机械感应自蔓延反应机理即金属间化合物不是一个形核长大的过程，而是突然爆发形成的。因为燃烧自蔓延反应的点燃温度与粉末颗粒及晶粒尺寸有关，点燃温度随粉末颗粒或晶粒尺寸减小而降低。当粉末颗粒或晶粒减小到一定程度，球磨过程中的机械碰撞产生的局部高温就可以“点燃”粉末，表现为合金的突然爆发形成。 现在，一般认为球磨中多数机械合金化过程是受扩散控制的。机械合金化的基本过程是粉末颗粒的反复混合、破碎和冷焊，几种金属元素或非金属元素粉末的混合物在球磨过程中会形成高密度位错，同时晶粒逐渐细化至纳米级，这样为原子的相互扩散提供了快速通道，在一定条件下，合金相的核得以形成。在进一步的球磨过程中，直到所有元素粉末形成合金相，并逐步长大。 2 机械合金化设备 机械合金化设备主要有振动球磨机，行星球磨机和搅拌球磨机等。

精选-机械工程前沿论文

机械工程前沿研究与优化设计 摘要: 本论文指出了现代机械工程科学前沿的显著特征：一方面，它与信息技术、材料科学、生命科学和管理科学相交叉；另一方面，它在创造性地解决机械工程关键科学问题的过程中得到发展。机械优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案，这是现代科学技术发展的必然结果。简述了遗传算法和蚁群算法的基本概要，并列举了其目前的应用现状。关键词: 机械工程学科前沿优化设计遗传算法蚁群算法 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论 车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 1 机械工程的发展趋势 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。

非晶合金的制备方法

纳米非晶合金制备简介 摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。 关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备 Introduction of the Preparation amorphous alloy Abstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words: bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 1.引言 非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。通常其具有以下四个基本特征：（1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围；（2）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。 美国加州理工学院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一个人，于1960年首次采用 快淬方法制得Au 70Si 30 非晶合金薄带[4][5]。1969年，Pond等[6]制备出具有一定宽度的连续 薄带状非晶合金，为大规模生产非晶合金提供了条件。至此为止，非晶合金材料由于受到冷却速度的限制，为保证热量快速散出，制得的非晶合金为薄带、薄片、细丝或粉末等。由于形状的限制，非晶合金材料的许多优良特性无法在实际应用中得到发挥，人们希望得到可与晶态合金相比拟的大尺寸非晶合金，因此，随后很多人投入到开发新的制备非晶合金的方法中去，发明了许多固相非晶化技术，如机械合金化、离子束注入、氢吸收等。1974年，贝尔实验室的H. S. Chen[7]发表文章指出原子尺寸和混合热对玻璃合

机械制造技术基础论文

金属的切削加工 摘要：金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具﹑制订机器零件的切削工艺及其定额﹑合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时﹐都要利用金属切削原理的研究成果﹐使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。金属的切削加工主要内容包括金属切削中切削力和切削功、切削热和切削温度、刀具的磨损机理和刀具寿命、切削振动和加工表面质量、切屑的形成和变形等。 关键词：刀具机床切削原理切削加工切削热与切削温度 切削原理 工件与刀具之间相互滑移即表示金属切削的剪切变形经过这种变形以后,切屑从刀具前面上流过时又在刀、屑界面处产生进一步的摩擦变形。通常，切屑的厚度比切削厚度大，而切屑的长度比切削长度短，这种现象就叫切屑变形。金属被刀具前面所挤压而产生的剪切变形是金属切削过程的特征。由于工件材料刀具和切削条件不同,切屑的变形程度也不同,因此可以得到各种类型的切屑。 机械加工设备 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态，分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化，称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工，会引起工件的化学或物相变化，称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理，煅造，铸造和焊接。 各种设备繁多，笼统的称：热处理设备、锻造设备、铸造设备、焊接设备、金属切削机床、压力机等等。金属切削机床大的类别有：车、钻、镗、磨、齿轮加工、铣、刨、拉、专用机床等等，一般以车床和铣床应用较广泛。 刀具种类及材料 金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削层参数。此外，在切削层中需介绍一重要概念－背吃刀量ap，对于外圆车削，它指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。 金属切削刀具一般有45度车刀，90度车刀，镗刀，铰刀，拉刀，铣刀等，一般情况的加工车刀和铣刀应用较多，所以以下内容多以车刀为主。

机械合金化法在材料制备中的应用研究

新材料技术读书报告 （机械合金化法在材料制备中的应用研究） 学生姓名__________________________________ 学生班级__________________________________ 学生学号__________________________________ 手机号码__________________________________

机械合金化法（MA）在材料制备中的应用研究 摘要： 20世纪中叶，美国国际镍公司的本杰明（Benjamin）等人研制成功的一种新的制粉技术：将金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。这种工艺最初被称之为“球磨混合”，但是INCO（国际镍公司）的专利代理律师Mr. Ewan C. MacQueen在第一个专利申请中将此种工艺称之为“机械合金化”（Mechanical Alloying）。20世纪70年代初期机械合金化技术首先被用于制备弥散强化高温合金，80年代国际镍公司和日本金属材料技术研究所等又推出第二代弥散强化高温合金，如MA754的改型材料MA758。此后，该技术得到了发展，由黑色金属扩大到有色金属。机械合金化技术在铜基、铁基和铝基弥散强化合金上也获得了应用。一些用传统技术难以制备的新材料，也使用机械合金化技术来合成：对于熔点相差悬殊，液相和国相都不互榕的材料，很难使用传统熔炼技术来制造均匀的合金，而机械合金化可以实现两相或多相不相溶成分的均匀混合。纳米晶材料的制备是材料科学领域的研究热点之一，由于其具有显著的体积效应、表面效应和界面效应，因此引起材料在力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等特性上的变化。传统制备纳米晶材料的方法主要有固相法、液相法和气相法三大类，Thompson等人在1987年首先报导了通过机械合金化法合成出了纳米晶材料，1988年日本京都大学的新宫教授等人系统地报导了采用高能球磨法制备Al-Fe纳米晶材料的工作，为纳米晶材料的制备和应用找出了一条实用化的途径这是机械合金化技术最引人注目的应用领域，也是在制备非晶体、准晶体、过饱和回熔体及纳米晶材料的合适工艺。机械合金化已经成为材料制备技术中的重要方法之一。到目前为止已成功制备出了弥散强化合金、磁性材料、商植材料、贮氢材料、过饱和圃熔体、复合材料、超导材料、非品、准晶和纳米晶等。

现代机械制造技术论文综述

现代机械制造技术论文 摘要 随着科学技术的发展，现代机械制造技术已不单单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。本论文简单介绍了现代机械制造技术中的特种加工技术、精密加工和超精密加工技术、计算机辅助设计与制造技术等。 关键词：特种加工技术；精密加工和超精密加工技术；计算机辅助设计与制造技术；

目录 现代机械制造技术论文 (1) 摘要 (1) 1 现代制造技术介绍 (3) 1.1 现代制造技术的体系结构 (3) 1.2现代制造技术的分类 (3) 2 特种加工 (4) 2.1 特种加工概述 (4) 2.2 电火花加工（EDM） (4) 2.3电解加工 (5) 2.4 超声波加工 (6) 2.5 激光加工 (6) 3 精密加工和超精密加工 (7) 3.1 精密、超精密加工的概念 (7) 3.2 精密加工和超精密加工的工艺特点 (7) 4 计算机辅助设计与制造技术 (8) 4.1 CAD/CAM基本概念 (8) 4.2 CAD/CAM系统的工作过程 (8)

1 现代制造技术介绍 1.1 现代制造技术的体系结构 现代制造技术所涉及的学科较多，所包含的技术内容较为广泛，1994年美国联邦科学、工程和技术协调委员会将现代制造技术分为三个技术群：主技术群、支撑技术群和制造技术环境。这三个技术群体相互联系、相互促进，组成一个完整的体系，每个部分均不可缺少，否则就很难发挥预期的整体功能效益。 1.2现代制造技术的分类 根据现代制造技术的功能和研究对象，可将现代制造技术归纳为以下几个方面。 1、现代设计技术 现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。现代设计技术包括：计算机辅助设计、性能优良设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计、可持续发展产品设计、设计试验技术等。 2、现代制造工艺技术 现代制造工艺技术包括精密和超精密加工、精密成形与特种加工技术等几个方面。 3、制造自动化技术 制造自动化是指用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取代和延伸人的部分智力，自动完成特定的作业，包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。制造自动化技术设计数控技术、工业机器人技术和柔性制造技术，是机械制造业最重要的基础技术之一。 4、先进生产制造模式和制造系统 先进生产制造模式和制造系统是面向企业生产全过程，是将现代信息技术与生产技术相结合的一种新思想、新哲理，其功能覆盖企业的市场预测、产品设计、加工制造、信息与资源管理直到产品销售和售后服务等各项活动，是制造业的综合自动化的新模式。

非晶态合金制备

非晶态合金制备 摘要：非晶合金具有优异的力学性能 ,耐腐蚀性能 ,软、硬磁性能以及储氢性能等 ,在机械、通讯、航空航天、汽车工业乃至国防工业上都具有广泛的应用潜力,因此成为了新材料领域研究的热点之一。本文回顾了非晶的发展史 ,对非晶制备方法进行了概括分类 ,并对它们的优缺点进行了讨论和对比。 Study of amorphous alloy preparation method Abstract：Amorphous alloys have become one of the hot spot s of the new materials research, because of their excellent mechanical, corrosion-resistant, magnetic, hydrogen storage properties, and their widely application potential in machinery , communications , aero space , automotive industry , as well as in defense industry. The history of the amorphous alloys development is reviewed. Then, the amorphous alloys preparation methods are summed up, and their advantage sand disadvantages are discussed and compared. 非晶合金发展概述 非晶态合金不具备长程原子有序，也叫玻璃态合金，是新型材料研究的热点之一。非晶合金具有优异的力学性能(高的强度、硬度等) ，耐腐蚀性能，软、硬磁性能以及储氢性能等，在机械、通讯、航空航天、汽车工业乃至国防军事上都具有广泛的应用潜力。 1934 年 ,德国物理学家 Kramer用蒸发沉积的方法成功制备出了非晶态薄膜，自此，非晶的研究逐步开展。1951 年，美国物理学家 Turnbull 通过水银的过冷实验，提出液态金属可以过冷到远离平衡熔点以下而不产生形核与长大，达到非晶态，Turnbull 是非晶态合金的理论奠基人。 1960年Duwe等采用熔体快速冷却方法首先制备出 Au-Si 非晶态合金。 1969 年 , Pond 等用轧辊法制备出了长达几十米的非晶薄带。20 世纪 70 年代后，人们制备出厚度小于50μm、宽 15 cm的连续非晶薄带。 1974 年 Chen在约103K/s的冷却速度条件下用 Pd-Cu-Si 熔体首次得到毫米级直径的非晶。 20世纪80年代前期，Turnbull等采用氧化物包覆技术以10 K/s的速度制备出厘米级的Pd-Ni-P非晶。 20世纪80年代，A. Inoue等在日本东北大学成功发现了La-Al-Ni和La-Al-Cu 等三元合金。此后 ,又制备了厘米级的四元和五元块体非晶合金。 2000 年 Inoue课题组成功发展了高强度 Cu-Zr-Hf-Ti 和Co-Fe-Ta-B块体非晶合金。 2003 年，美国橡树岭国家实验室Lu和Liu使 Fe 基非晶的尺寸从过去的毫米推进到厘米级 ,最大直径可达 12 mm。此后哈工大沈军等又将 Fe基块体非晶合金尺寸提高到 16 mm。目前世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃材料—直径为 35 mm的镧基金属玻璃体系 ,由浙江

机械合金化

机械合金化研究及发展 摘要：本文介绍了机械合金化的历史，机械合金化与传统工艺相比的特点和在材料研究的主要应用，包括制造弥散化合金，金属间化合物，亚稳相和纳米材料。关键字：机械合金化纳米材料弥散化合金 The research and development of mechanical alloying Abstract:This article describes the history of mechanical alloying, characteristics of the mechanical alloying process compared with traditional and main applications in materials research, including the manufacture of dispersion of the alloy, intermetallic compounds, metastable phases and nano materials. Key words: mechanical alloying nano materials dispersion of the alloy

机械合金化(Mechanical Alloying简称MA )是一种制备合金粉末的高新技术。它是在高能球磨的条件下，利用金属粉末混合物的反复变形、断裂、焊合、原子间相互扩散或发生固态反应形成合金粉末。 第一章机械合金化的历史 该方法是上世纪60年代末美国国际镍公司（international Nickel Company，简称INCO）的Paual D.Merica实验室的Benjamin和他的同事首先提 出的一种新的合金化方法。当时主要用于 制备在室温和高温下都具有较高强度的 氧化物弥散强化（ADH）超合金，并成功 地开发出一系列INCO专利—MA合金，且 得到了应用。80年代初，MA法的应用仍 然集中于弥散强化合金。1981年Yemakov 等人用机械合金化法球磨Y-CO系金属间化合物时发现了非晶相的形成。随后Koch及其同事于1983年，利用MA获得了Ni-Nb非晶合金粉，并认识到MA是一种非常有前途的非平衡过程技术，标志着MA的研究进入了一个新的发展阶段。随即在世界范围内形成了研究MA的热潮。合金化理论和技术发展迅速，在理论研究和新材料的研制中显示了非常诱人的前景。 MA不仅应用于制备高性能的结构材料还应用于制备其他各种先进材料，例如：高性能磁性材料、超导材料、功能陶瓷、纳米复合材料、形状记忆合金以及储氢材料等等。尤其在制造纳米材料和非晶态合金方面有独特的优势。 第二章机械合金化的特点 与传统的熔炼合金化法相比，MA具有以下特点： 1、工艺条件简单，成本低；2、操作程序连续可调，且产品晶粒细小；3、能涵盖熔炼合金化法所形成的合金范围，且对那些不能或很难通过熔炼合金化的系统实现合金化，并能获得常规方法难以获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和固溶体等材料；4、MA在制

机械制造自动化技术毕业设计(论文)资料

机械制造与自动化专业 毕业论文 论文题目机械制造自动化技术 指导老师 学生姓名杨朝辉 准考证号 2011年2月22日 目录

一、如何发展机械制造自动化技术 (1) 二、注重实用发展机械自动化技术 (5) 三、机械自动化的产生 (10) 四、机械自动化的现状 (10) 五、机械自动化的发展历程 (11) 六、机械自动化的发展趋势 (14)

机械制造与自动化技术的发展 一、如何发展机械制造自动化技术 首先先介绍机械自动化技术的应用与发展是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。就如何发展机械制造自动化技术从四方面进行阐述。 机械自动化, 主要指在机械制造业中应用自动化技术, 实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程, 加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展, 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准, 不仅影响整个机械制造业的发展, 而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 如何发展我国的机械自动化技术, 应实事求是, 一切从我国的具体国情出发, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路。 1．结合生产实际, 注重实用发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术, 应以企业的生产和发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产, 才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术, 应结合实际, 注重实用, 即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、自动线的做法, 全年生产任务只需1~2 个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠

大块非晶合金的几种常用的制备方法

大块非晶合金的几种常用的制备方法 由于受非晶形成能力的限制，长期以来非晶合金主要以粉末，细丝，薄带等低维材料的形式使用。大块非晶合金材料的出现是非晶合金材料制备技术的巨大进步，大块非晶合金材料常用的具体的制备方法有以下几种： 1．氩弧炉熔炼法 将各组分混合后利用氩弧炉直接炼制非晶制品。此法只能炼制尺寸较小的非晶样品，且非晶样品的形状一般为纽扣状，不易加工成型。另外此法对合金体系的非晶形成能力要求高，否则样品或样品的心部不能形成非晶，样品和坩埚直接接触的底部有时未完全熔化，可成为结晶相与成的核心，也易出现结晶相。氩弧炉的熔炼温度很高，经常用于炼制前的混料过程，即首先用氩弧炉炼制出易形成非晶的合金，然后用其他快冷方法得到大块非晶合金。 2．石英管水淬法 将大块非晶合金的配料密封在抽成真空的石英管中，加热后水淬冷却，获得大块非晶合金。如果合金中有高熔点组成，可先在氩弧炉中混料制成合金后再封装到石英管中。此法的优点是设备投资小，封装石英管的部门很容易找到，且易得到尺寸较大的圆柱形大块非晶棒。缺点是每制备一次非晶样品均须封一次石英管，且淬火时石英管要被破坏。石英管水淬法在非晶合金的科学研究中常用。为提高淬火时的冷却能力，也可将试样封在不锈钢管中水淬，用这种方法也可制备出异型样品。 3．铜模铸造法 此法是在加热装置的下方设置一水冷铜模，非晶合金组分熔化后靠吸铸或其他方法进入水冷铜模冷却形成非晶。此法虽然要求有专门的设备，但由于冷速较高能制备较大尺寸的非晶样品，而且可用不同的模具制备出不同形状的非晶样品，也可制备形状复杂的非晶样品。铜模铸造法，尤其是带有吸铸装置的，由于有这些优点而被广泛应用。 4．定向区域熔炼法 定向区域熔炼法的冷却速度可由固液界面的移动速度和炉内的温度梯度的乘积来确定，这种方法要求用于制备非晶合金的原始材料在成分上是均匀的，且非晶形成能力较强。能够用这种方法制备大块非晶合金意味着可以用连续的方法制备出大尺寸异形的非晶样品。此外，高压技术也可应用于大块非晶合金的制备。压力是影响合金状态的一个重要的热力学参数，高压下有些合金的凝固点降低，可通过快速卸载的方法使合金获得大的过冷度而产生非晶。 中国机床工具工业协会磨料磨具分会主办——中国磨料磨具网（https://www.sodocs.net/doc/6d17647530.html,）

机械合金化

机械合金化法与物理粉碎法的区别 机械合金化（Mechanical Alloying，简称MA）是指金属或合金粉末在高能球磨中通过粉末颗粒和磨球之间长时间的激烈的冲击、碰撞，使粉末反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。而物理粉碎只是简单的把大的颗粒粉碎为小的颗粒而已，在此期间并没有发生合金化。也就是两种物质各是各的，但合金化是两种物质在原子尺寸上合为了一种合金。二者可以说都是属于机械化学法。 高能球磨中的机械合金化机理 机械合金化（Mechanical alloying 简写MA）是一种材料固态非平衡加工新技术，是在20世纪60年代末由美国的Benjamin首先提出的。1983年，由美国科学家Koch教授率先用机械合金化技术制备出了Ni-Nb系非晶合金，从而在世界范围内掀起了机械合金化研究的高潮。机械合金化就是将欲合金化的元素粉末按一定配比机械混合，在高能球磨机等设备中长时间运转将回转机械能传递给粉末，同时粉末在球磨介质的反复冲撞下，承受冲击、剪切、摩擦和压缩多种力的作用经历反复的挤压冷焊合及粉碎，在粉末原子间相互扩散或进行固态反应形成弥散分布的超细粒子合金粉末的过程。 由于机械合金化的反应过程的复杂性，导致其反应机理也非常复杂。经过几十年的理论探索研究，人们对其机理的认识也渐趋成熟。如今机械合金化作为制备新材料的一种重要方法，日益受到世界材料界的关注，因此了解它的反应机理至关重要。到目前为止，围绕反应中的某一种主要现象，提出了很多的反应机理。本文主要介绍了几个相对比较成熟的机理以供学习和参考。 1 界面反应为主的反应机理 一般来说，有固相参加的多相化学反应过程是反应剂之间达到原子级结合、克服反应势垒而发生化学反应的过程，其特点是反应剂之间有界面存在。在球磨过程中粉末系统的活性达到足够高时，球与粉末颗粒相互碰撞的瞬间造成的界面温升诱发了此处的化学反应，（如一些材料工作者报导的机械合金化过程中的燃烧合成反应（SHS）现象），反应产物将反应剂分开，反应速度取决于反应剂在产物层内的扩散速度。在球磨过程中，由于粉末颗粒不断发生断裂, 产生了大量的新鲜表面, 并且反应产物被带走, 从而维持反应的连续进行, 直至整个过程的结束。 在文献中作者将Fe-Al 原料按28%Al（原子分数）的比例配料进行高能球磨，通过对粉末的测试分析表明，随着球磨时间的延长，铝的峰值逐渐减弱，当球磨20h后，铝的衍射峰则非常微弱：球磨30h后几乎观察不到铝的衍射峰，并对30h后的粉末进行放热分析，发现放热过程非常平缓，从而说明随着球磨时间的延长，金属铝与铁大部分发生反应形成金属间化合物，这一结果与Cardellini所得到的结果相类似。 粉末经精细球磨到一定程度后，粉末颗粒变得非常细小，并随着表面积的增大而增大了颗粒之间在界面直接发生反应的几率，因此宏观表现为界面反应为主Fe、Al原始粉末机械合金化形成FeAl 或Fe3Al 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 在高能球磨过程中，粉末被反复破碎和焊合，产生大量新鲜的结合界面，形成细化的多层状复合颗粒。继续研磨，由于塑性变形内部缺陷（空位、位错等）增加导致晶粒进一步细

机械制造技术基础课程论文

数控机床及其加工精度的提高 摘要：现代工业生产中通常注重两个要点：1，有较高的生产效率。2，加工出来的产品要有很高的精度。所以，高精度的数控机床的需求越来越大，使用数控机床实现精密加工也是现在一大研究热点。影响数控机床加工精度的因素很多，怎样在这些互相影响的因素中找到其规律与共性，把握和利用好它，更好地发挥数控机床的特性，提高零件的加工质量与生产效率，是本文讨论的要点。本文旨在对数控机床、数控机床的加工精度主要影响因素及针对这些因素应该如何改进进行简要说明。 关键词：数控机床加工精度夹具刀具精密加工 随着数控技术的发展，速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。考虑到数控机床的控制方式和使用特点，高速度、精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。所以，我们对机床的生产率和加工精度提出了更高的要求。 数控机床与普通机床相比，有以下特点： 1.具有较强的适应性和通用 数控机床的加工对象改变时，只需重新编制相应的程序，程序输入计算机后就可以自动地加工工件的相应表面。同类工件系列不同尺寸、不同精度的工件，只需局部修改或增删零件程序的相应部分。随着数控技术的迅速发展，数控机床的柔性也在不断地拓展，逐步向多工序集中加工方向发展。 2.有较高的加工精度和稳定的加工质量 数控机床是按数字形式给出的指定脉冲进行加工的。目前数控系统的最小设定单位（也称为数控脉冲当量，即数控装置每输出一个指令数字单位，机床移动部件的位移量）普遍达到了0.001mm。进给传动链的反向间隙、丝杠导程误差以及刀具磨损径向误差等均可由数控装置进行自动补偿，所以可获得较高的加工精度。 当加工轨迹是曲线时，数控机床可以做到进给量基本保持恒定。这样，加工精读和表面质量可以不受零件形状复杂程度的影响。 3. 具有较高的生产率 数控机床可充分发挥刀具的切削性能。能有效地缩短切削时间。数控机床的功率和刚度