研磨時(shí)間對(duì)機(jī)械化學(xué)合金Ni50Ti50的結(jié)構(gòu)和參數(shù)影響

研磨時(shí)間對(duì)機(jī)械化學(xué)合金Ni₅₀Ti₅₀的結(jié)構(gòu)和參數(shù)影響

    納米結(jié)構(gòu)的Ni₅₀Ti₅₀合金通過(guò)機(jī)械化學(xué)方式，利用行星式研磨機(jī)對(duì)Ni粉和Ti粉進(jìn)行研磨制備。研究了研磨時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。利用X-ray分析、組成分析、微晶結(jié)構(gòu)分析（晶格常數(shù)，晶體大小，微應(yīng)變，堆疊層錯(cuò)概率）進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。增加研磨時(shí)間，會(huì)形成非晶形的B19，B2，FCC-Ni，HCP-Ti固溶體，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)變?cè)黾訒r(shí)，微晶大小會(huì)降到納米級(jí)別，并且長(zhǎng)時(shí)間的研磨，塑性變形會(huì)導(dǎo)致HCP-Ni比FCC-Ni更多的堆疊錯(cuò)誤，這也是為什么會(huì)有非晶形的結(jié)構(gòu)微晶的原因。

原料：Ti粉末（150um，99.97%），Ni粉末（45um，99.99%）。

儀器：Fritsch公司的Pulverisette7行星式研磨機(jī)，80ml硬質(zhì)鋼碗，15mm直徑的硬質(zhì)鋼球，轉(zhuǎn)速：400rmp，球料比為23:1，氬氣保護(hù)。

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：為避免溫度的過(guò)度上升，1h的研磨接30min暫停，分為0、1、3、6、24、48和72個(gè)周期。

研磨時(shí)間對(duì)晶格參數(shù)的影響

    在前1h，碰撞導(dǎo)致Ni和Ti的晶格減少，但在接下來(lái)到24h的階段里又會(huì)增加，這可能是由于在研磨過(guò)程中，結(jié)構(gòu)缺陷的累積增多和幾種塑性變形。奧氏體增加并保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，比馬氏體的要大，這也可能是因?yàn)椴煌愋偷娜毕菰斐傻摹?/span>

研磨時(shí)間與成分比例

    研磨過(guò)程分4個(gè)階段。0-1h階段：Ni和Ti的組成減少，可能是因?yàn)樗麄兿嗷プ饔眯纬煞蔷误w和固溶體FCC-Ni (Ti) 和 HCP-Ti (Ni)。1h-12h階段：是非晶生成期，Ti-SS 和Ni-SS的比例減少，相反地，非晶相開始增加。12h-24h階段：Ni-SS繼續(xù)減少，Ti-ss已經(jīng)*消失，非晶繼續(xù)增加，開始形成馬氏體。隨著研磨的進(jìn)行，幾種變形的相*轉(zhuǎn)化為了非晶體結(jié)構(gòu)。通過(guò)機(jī)械強(qiáng)化的非晶體結(jié)構(gòu)，有不同的物性，點(diǎn)缺陷，空穴，填隙，晶格缺陷，位移。24h-72h階段：Ni-ss消失，形成奧氏體。NiTi馬氏體減少而非晶形的增加。在48h后，非晶因?yàn)樾纬筛€(wěn)定的奧氏體和馬氏體而減少，可能是因?yàn)槟芰亢蜏囟鹊纳仙?。zui終的非晶相在89.23%。

a：微晶大小與研磨時(shí)間的關(guān)系                    b：微應(yīng)力與研磨時(shí)間的關(guān)系

    a：研磨時(shí)間越長(zhǎng)，粒徑減少，內(nèi)應(yīng)力增加。在早期階段，晶體粒徑在24h達(dá)到7nm，Ni-ss和Ti-ss的12h時(shí)達(dá)到29nm。而且Ni-ss的大小比Ti-ss的要減少的快，可能是因?yàn)槌跏贾睆?/span>Ni比Ti要小。在24h后，晶體大小不在因?yàn)檠心r(shí)間有大的變化，可能是因?yàn)闄C(jī)械能不足以使奧氏體和馬氏體發(fā)生形變。粒徑的減小可能是因?yàn)檠心テ扑榱瞬糠至Ｗ?。增加的成核概率是因?yàn)楦蟮娜毕菝芏取?/span>

    b：研磨時(shí)間能增加內(nèi)應(yīng)力，增加的原因可能是因?yàn)榘◣追N塑性變形相的位移濃度增加。NiTi馬氏體在48h增加到0.9%又減少，表明晶體大小達(dá)到了一個(gè)固定的值。

     zui終成功合成了Ni₅₀Ti₅₀。為納米級(jí)晶體：NiTi馬氏體B19和NiTi奧氏體B2，平均的粒徑大小在19nm~42nm的范圍內(nèi)，主要的不定性的成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)占到89%，研磨誘發(fā)的強(qiáng)塑性形變導(dǎo)致了微晶結(jié)構(gòu)和點(diǎn)缺陷的重塑和累積。正式這種堆疊缺陷而導(dǎo)致晶型結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。我們認(rèn)為機(jī)械化學(xué)合金是一個(gè)不平衡的過(guò)程，相組成和二元NiTi的轉(zhuǎn)移可以通過(guò)熱力學(xué)圖進(jìn)行修正。