La historia del desarrollo de la aleación mecánica.
2). A principios de la década de 1970, la tecnología de aleación mecánica se utilizó por primera vez para preparar aleaciones de alta temperatura reforzadas con dispersión. La primera marca de aleación desarrollada fue ma 753 (Ni75-Cr20-c 0,05-al 1,5-ti 2,5-(y2 O3) 0,3-resto. Las marcas de aleaciones producidas oficialmente son aleaciones de alta temperatura a base de níquel reforzadas con dispersión MA754 y MA6000E. .
3) En la década de 1980, International Nickel Corporation y el Instituto de Investigación de Tecnología de Materiales Metálicos de Japón lanzaron la segunda generación de superaleaciones reforzadas por dispersión, como MA758, MA760, MA956 y TMO-2, y fueron reemplazadas por MA754, MA6000 Fue modificado con TMO-2 y gradualmente aceptado por los usuarios. Además de preparar aleaciones de alta temperatura, la tecnología de aleación mecánica también se utiliza ampliamente para preparar materiales estructurales. Las aleaciones a base de aluminio reforzadas por dispersión INCOMAP-Al9021 e INCOMAP-Al9052 tienen buenas propiedades integrales en términos de resistencia a la tracción, resistencia a la corrosión, tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga. Son un nuevo tipo de materiales industriales de aleación con formas especiales. Estos materiales reforzados con dispersión han sido probados en el avión Lockheed C-130 con resultados muy satisfactorios. Además, la resistencia de la aleación INCOMAP-Al905XL preparada mediante tecnología de aleación mecánica es similar a la de la aleación de aluminio 7075-T73, pero la densidad se reduce en un 8 % y la rigidez aumenta en un 15 %.
4).1975 Jangg et al. propusieron un método similar al "molino de bolas de reacción", que consiste en moler aditivos químicos y polvo metálico juntos para inducir una reacción química a baja temperatura y generar una distribución uniforme. partículas dispersas. Las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y la conductividad eléctrica de la aleación de aluminio disperso (Al-al4c 3-al2o 3) preparada mediante este método son mejores que las del SAP (aluminio sinterizado reforzado por dispersión), entre las cuales se han utilizado ampliamente las aleaciones de aluminio disperso con aleaciones mecánicas. Las aleaciones de cobre reforzadas por dispersión preparadas mediante tecnología de aleación mecánica tienen excelentes propiedades mecánicas. La aleación de cobre reforzada con dispersión y aleada mecánicamente puede reemplazar la aleación de cobre reforzada con dispersión preparada mediante el método de oxidación interna y es un material ideal para marcos de conductores y electrodos. En los últimos años, ha aumentado la investigación sobre aleaciones de titanio, aleaciones de níquel y aleaciones de molibdeno reforzadas con dispersión de aleación mecánica, así como compuestos intermetálicos reforzados con dispersión de aleación mecánica. Se espera que surjan más materiales nuevos reforzados con dispersión.
5) Desde principios de los años 1970 hasta principios de los años 1980, la tecnología de aleación mecánica se utilizó principalmente para desarrollar materiales de aleación reforzados por dispersión. Aunque en 1979, White fue el primero en proponer que la aleación mecánica puede conducir a la amorfización de materiales superconductores de Nb3Sn. El ex académico soviético Ermakov y otros obtuvieron aleaciones amorfas por primera vez en 1981 cuando realizaron un fresado mecánico de bolas en compuestos intermetálicos de Y-Co. Sin embargo, estos dos importantes resultados no atrajeron suficiente atención de la comunidad científica de materiales en ese momento. Hasta 1983, Yeh et al. descubrieron que la hidrogenación conduce a la amorfización de Zr3Rh. Schwarz et al. descubrieron que la difusión sólida entre cristales de La y Au conduce a la amorfización. Koch et al. utilizaron aleación mecánica para preparar la aleación amorfa Ni40Nb60. Schwarz et al. utilizaron métodos termodinámicos para predecir la región de formación de la aleación amorfa binaria de Ni-Ti en 1985 y utilizaron la teoría de la reacción en fase sólida para explicar el estado amorfo. El mecanismo ha hecho que los científicos de materiales tengan un gran interés en el método de preparación de polvos amorfos mediante aleación mecánica. El método de preparación de materiales amorfos mediante aleación mecánica tiene muchas ventajas, como la obtención de materiales amorfos monofásicos más uniformes y la síntesis de aleaciones amorfas que no pueden producirse mediante tecnología de solidificación rápida. , porque evita los requisitos estrictos sobre la velocidad de enfriamiento de la masa fundida y las condiciones de nucleación para la formación de vidrio metálico. Los métodos de preparación de materiales amorfos mediante aleación mecánica se han desarrollado enormemente durante las últimas dos décadas.
6). Así como la gente usa la teoría de la reacción del estado sólido para encontrar nuevas aleaciones amorfas, Gaffet et al. informaron que el Si se amorfiza parcialmente durante el molino de bolas. Este es el primer ejemplo de un elemento puro amorfizado mediante molienda mecánica de bolas. El fenómeno de que los polvos de elementos puros y los polvos de compuestos puros se formen amorfos mediante aleación mecánica no puede explicarse mediante la teoría de la reacción del estado sólido.
Luego, los científicos de materiales muelen con bolas polvos de dos o más elementos (incluidos los polvos de dos elementos). El proceso de obtener una fase de no equilibrio mediante difusión en fase sólida se denomina aleación mecánica, mientras que muelen con bolas un solo elemento o un solo polvo compuesto. obtiene una fase de no equilibrio sin transferir sustancias. El proceso se llama molienda mecánica (denominada MG o MM). Obviamente, los mecanismos de amorfización de los dos son diferentes.
7) El cuasicristal es un nuevo material descubierto por Schechtman et al. en una aleación templada de Al-Mn en 1984, que ha despertado un gran interés en la comunidad de materiales. Se pueden utilizar muchos métodos para preparar aleaciones cuasicristalinas, como condensación rápida, pulverización catódica, deposición de vapor, mezcla con haz de iones, tratamiento térmico en fase amorfa, reacción de difusión en estado sólido y fundición por fusión. La preparación de aleaciones cuasicristalinas utilizando tecnología de aleación mecánica es uno de los avances importantes en la investigación de la aleación mecánica. Ivanov et al. prepararon cuasicristales icosaédricos de Mg3Zn(5-x)Alx (donde x = 2~4) y Mg32Cu8Al41 mediante tecnología de aleación mecánica. Su estructura es la misma que la de los cuasicristales icosaédricos preparados mediante tecnología de enfriamiento rápido. Eckert et al. también observaron que el polvo metálico con una proporción de composición de Al65Cu20Mn15 formaba una fase cuasicristalina icosaédrica después de la aleación mecánica.
8) Las soluciones sólidas se pueden formar mediante aleación mecánica de los polvos metálicos componentes del sistema de aleación, que son completamente miscibles en estado sólido. Benjamin aleó mecánicamente polvo de níquel y polvo de cromo en 1976 y descubrió que se podía lograr una aleación a escala atómica. Descubrió que las propiedades magnéticas de las aleaciones de níquel-cromo preparadas mediante aleación mecánica eran exactamente las mismas que las de las aleaciones de níquel-cromo de la misma composición preparadas mediante metalurgia de lingotes tradicional. El Si y el Ge son completamente solubles entre sí, pero ambos son materiales frágiles a temperatura ambiente. Los experimentos de Davis et al. en 1987 demostraron que cuando los polvos de Si y Ge se alean mecánicamente, las constantes de red de Si y Ge se acercan gradualmente. Cuando el tiempo de molienda de bolas alcanza de 4 a 5 horas, las constantes de red se fusionan en una, lo que indica. la formación de una solución sólida de Si-Ge.
9) Los métodos de procesamiento fuera de equilibrio, como la solidificación rápida, pueden superar el límite de solubilidad sólida de equilibrio de las aleaciones. La tecnología de aleación mecánica también tiene el mismo efecto. En 1985, Schwarz et al. descubrieron que la solubilidad sólida del Ti en Ni con estructura cúbica centrada en las caras era tan alta como el 28% en masa en polvos de titanio y níquel aleados mecánicamente según el diagrama de fases de equilibrio de la aleación Ti-Ni, Ti. en Ni La solubilidad sólida en es sólo un pequeño porcentaje. En 1990, Polkin et al. informaron sistemáticamente el aumento en la solubilidad sólida causado por la aleación mecánica, y encontraron que en los sistemas de aleaciones estudiados, como Al-Fe, Ni-Al, Ni-W y Ni-Cr, la solubilidad sólida. Hay una expansión significativa en la solubilidad.
10). En términos generales, las soluciones sólidas ordenadas pueden producir estructuras desordenadas mediante procesos como radiación, solidificación rápida y grandes deformaciones plásticas, y provocar cambios en las propiedades de la aleación. La aleación mecánica también puede provocar desorden en aleaciones ordenadas y compuestos intermetálicos. El primer informe fue que Ermakov et al. desordenaron el compuesto ordenado ZnFe2O4 mediante molienda mecánica (MM). 1983 Elsukov et al. informaron que la fase Fe3Si estaba desordenada debido a la aleación mecánica. Bakker et al. informaron resultados detallados de la investigación sobre el desorden de compuestos intermetálicos.
11). La aleación mecánica es uno de los pocos métodos para mezclar uniformemente dos o más fases inmiscibles. De hecho, este es el caso de las aleaciones reforzadas por dispersión, ya que los óxidos son esencialmente insolubles en la matriz metálica. De manera más general, la aleación mecánica se puede aplicar a sistemas de aleaciones binarias que son inmiscibles en sólidos o incluso líquidos. Benjamin presentó los resultados de una aleación Fe-50ms % Cu con solubilidad mutua limitada y una aleación Cu-Pb con espacios inmiscibles que forman compuestos homogéneos en líquidos durante la aleación mecánica. Green et al. prepararon un nuevo material de contacto eléctrico mediante aleación mecánica. El material original es una mezcla de Cu-1,5% Ru en volumen, y Cu y Ru son inmiscibles. Los materiales compuestos de Cu-Ru se obtienen aleando mecánicamente polvos mixtos de Cu y Ru, seguido de recocido, prensado en frío y laminado en caliente, y las tiras de tamaño final se obtienen mediante laminado en frío y recocido. Los resultados de la microscopía electrónica de barrido muestran que el diámetro final de las partículas de Ru es de 1 ~ 2 μm. Si se elimina el Cu de la superficie de la tira mediante corrosión, sobresaldrán partículas de Ru duras, refractarias y conductoras, que pueden usarse como electricidad. contactos., la matriz de Cu juega un papel de soporte para asegurar la continuidad de la corriente.
12). La preparación de nanomateriales es uno de los puntos críticos de investigación en el campo de la ciencia de materiales.
Los nanomateriales tienen efectos de volumen, efectos de superficie y efectos de interfaz obvios, provocando cambios en las propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, térmicas, ópticas y químicas de los materiales. Existen tres métodos principales para preparar materiales nanocristalinos: método en fase sólida, método en fase líquida y método en fase gaseosa. Thompson et al. informaron por primera vez sobre la síntesis de materiales nanocristalinos mediante aleación mecánica en 1987. Hellstern et al. y Jang et al. informaron sobre la preparación de materiales nanocristalinos mediante tecnología de aleación mecánica utilizando polvos elementales y polvos de compuestos intermetálicos. Schlump et al. descubrieron que en sistemas de aleaciones inmiscibles como Fe-W, Cu-Ta, Ti-Ni-C y W-Ni-C, se pueden generar partículas de fase dispersa de tamaño nanométrico mediante molienda de bolas.
13). En 1988, el profesor Shinomiya de la Universidad de Kyoto, Japón, y otros informaron sistemáticamente sobre la preparación de materiales nanocristalinos de Al-Fe mediante molienda de bolas de alta energía, encontrando una forma práctica de preparar y aplicar. Materiales nanocristalinos. Las investigaciones han demostrado que los materiales nanocristalinos se pueden sintetizar mediante molienda con bolas de polvos elementales, polvos de compuestos intermetálicos y polvos de aleaciones inmiscibles. En la actualidad se han obtenido nanocristales en polvos de metales puros como hierro, cromo, niobio, tungsteno, circonio, hafnio y rutenio. Se obtuvieron soluciones sólidas nanoestructuradas en aleaciones Ag-Cu, Al-Fe y Fe-Cu. Se obtuvieron fases metaestables con nanoestructuras en aleaciones Cu-Ta y Cu-W. Se han obtenido nanomateriales en aleaciones de hierro-boro, titanio-azufre, titanio-boro, níquel-silicio, vanadio-carbono, tungsteno-carbono, silicio-carbono, paladio-silicio, níquel-molibdeno, níquel-aluminio y níquel-circonio. compuestos intermetálicos cristalinos.
14). Desde principios de los 80 hasta principios de los 90, la tecnología de aleación mecánica se utilizó principalmente para preparar materiales en desequilibrio. Casi todos los materiales en desequilibrio se pueden preparar utilizando tecnología de aleación mecánica. El estudio de la preparación de materiales en desequilibrio ha supuesto otro clímax para la investigación de la tecnología de aleaciones mecánicas.
15). Muchas aleaciones se pueden sintetizar en compuestos intermetálicos mediante aleación mecánica. Debido a que los compuestos intermetálicos fundidos generalmente tienen una estructura de grano grueso con mala maquinabilidad, es difícil controlar su microestructura incluso mediante técnicas de tratamiento térmico de deformación. Por lo tanto, se espera que el compuesto intermetálico preparado mediante tecnología de aleación mecánica sea un material con estructuras microcristalinas y nanocristalinas que puedan mejorar la fragilidad del compuesto intermetálico. McDermott et al. prepararon por primera vez compuestos intermetálicos mediante aleación mecánica. Mezclaron polvo de zinc y polvo de cobre en una determinada proporción y luego los molieron con bolas para obtener latón beta. Ivanov preparó el compuesto intermetálico Ni2Al3 moliendo con bolas una mezcla de polvo de Ni y polvo de Al basada en la composición de Ni40Al60. Por lo general, el tiempo de molienda de bolas requerido para la aleación mecánica para preparar compuestos intermetálicos es muy largo, lo que afecta la preparación de compuestos intermetálicos. Desde Schaefer et al. En 1989, se descubrió que ciertos metales pueden reducirse de sus óxidos mediante una combustión autopropagante inducida por aleación mecánica. En 1990, Atzmon et al. descubrieron que la combustión autopropagante se produce durante la molienda con bolas de polvo de Ni y polvo de aluminio. -Propagar la combustión de aleaciones mecánicas. Las reacciones sintéticas se han convertido en un foco de investigación. Utilizando esta reacción de combustión autopropagante, el tiempo de molienda de bolas se puede acortar considerablemente y se pueden preparar diversos compuestos intermetálicos.