Laves相NbCr2化合物的力学性能及应用分析

2023-11-08 理论教育版权反馈

【摘要】：从图5-1 中可见，原始Nb、Cr 和Ni 元素粉的衍射峰尖锐，在球磨过程中衍射峰开始宽化，强度也逐渐下降。这是因为Ni相对于Nb 和Cr 而言，属于延性金属，在机械合金化的过程中容易首先变形、断裂，并且固溶到Nb 或Cr 原子中，破坏Nb 及Cr 完整的晶格结构。从图5-3 中可以观察到机械合金化后的Nb-Cr-Ni 混合粉末有一定的团聚现象，这是由于受纳米微颗粒表面活性作用，机械合金化后的粉末形成带有若干弱连接界面的、尺寸较大的团聚体。

从图5-1 中可见，原始Nb、Cr 和Ni 元素粉的衍射峰尖锐，在球磨过程中衍射峰开始宽化，强度也逐渐下降。经20 h 高能球磨后，Nb 的（200）峰、（211）峰、Cr 的（200）峰和Ni 的（200）峰、（220）峰基本消失，存在Cr 的（110）峰和Nb 的（100）峰，由于Ni 和Cr 的（110）峰重叠，也可能存在Ni 的（110），同时衍射峰明显宽化。成分F 和G 球磨至35 h时，Nb 的（100）峰也已消失，Cr 的（110）峰更宽化，出现部分非晶。Nb 的原子半径比Cr 大，Nb 原子大量固溶到Cr 原子中会使Cr 的衍射峰向低角度方向移动，而Ni 原子半径比Cr 小，则与Nb 的效果相反。Cr（110）衍射峰的低角侧出现“扩散坡”，说明Nb 固溶到Cr 中对Cr 晶格参数变化起主导作用。

宽化现象是由晶粒细化和点阵应变增加引起的。衍射峰在MA 过程中的逐渐宽化说明球磨粉的晶粒在逐渐细化，点阵应变在逐渐增加。由于粉末颗粒反复受球磨介质的机械碰撞，不断地发生变形，冷焊和断裂交替进行。该过程反复进行的结果，一方面使粉末晶粒细化；另一方面使粉末颗粒引入大量的塑性变形，各层内积蓄了能使原子扩散所需的空位、位错等缺陷，不同组元的扩散距离也接近原子级水平，晶格畸变严重，点阵应变增加。晶粒细化和点阵应变增加使衍射峰发生物理宽化。

从图5-1（a）中还可以看出，随着Ni 含量的增加，Nb 的（100）及Cr 的（110）衍射峰的强度降低，未加Ni 的试样A 机械合金化20 h 时存在Nb 的（100）衍射峰，而试样G 的含Ni 量最大，球磨20 h 时Nb 的（100）衍射峰强度极弱，已基本消失，类似于非晶材料的衍射峰。这是因为Ni相对于Nb 和Cr 而言，属于延性金属，在机械合金化的过程中容易首先变形、断裂，并且固溶到Nb 或Cr 原子中，破坏Nb 及Cr 完整的晶格结构。同时，由于Ni 元素的添加，混合粉末体系的塑性提高，冷焊性增强，粉末断裂倾向降低，这与机械合金化过程中粉末粘罐程度随Ni 含量增加而加重的现象相对应。并且，通过XRD 数据计算典型成分A、E、F 混合粉末机械合金化20 h 后的平均晶粒尺寸和微观应变（见表5-6）说明，随Ni 含量增加，平均晶粒尺寸减小、微观应变增加，这一规律也得到了进一步的证实。

从图5-3 中可以观察到机械合金化后的Nb-Cr-Ni 混合粉末有一定的团聚现象，这是由于受纳米微颗粒表面活性作用，机械合金化后的粉末形成带有若干弱连接界面的、尺寸较大的团聚体。(www.chuimin.cn)

表5-6　成分A、E、F 粉末MA20 h 的平均晶粒尺寸及微观应变

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Laves相NbCr2化合物的力学性能及应用分析

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