Mg-Ni合金在球磨过程中温度变化的理论及实验研究 (2005年)

通过计算磨球运动的最大速度估算了Mg-Ni粉末在球磨过程中可能达到的最高温度，并采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪研究了样品经400 r/min球磨不同时间后的相结构、形貌及微区成分的变化规律.结果表明：当球磨速度为400 r/min时，可使落入两个直径为20 mm的碰撞磨球之间、质量为0.033 3 9的粉末温度从298 K升到932 K.利用实验得出的片状金属的质量(0.015~0.025 9)推算出样品在400 r/min球磨时的温度变化范围为845.6～1 409 ### Mg-Ni合金在球磨过程中温度变化的理论及实验研究 #### 摘要概述 该研究聚焦于Mg-Ni合金粉末在特定条件下球磨过程中温度的变化情况及其对合金相结构、形貌和成分的影响。研究者通过理论计算与实验分析相结合的方法，探讨了在高速球磨条件下（400 r/min）合金粉末温度的升高范围，并进一步分析了这些温度变化对合金微观结构演变的影响。 #### 理论计算部分 研究者首先基于磨球的运动特性计算了球磨过程中粉末可能达到的最高温度。他们假设球磨罐内使用的磨球直径为20 mm，球磨速度为400 r/min，计算出在磨球之间质量为0.0333 g的粉末温度可以从室温298 K上升至932 K。这一计算是基于粉末在球磨过程中受到的冲击能量转换为热能的原理。 #### 实验分析部分 为了验证理论计算的结果，研究者进行了详细的实验分析。他们采用了多种现代分析技术，包括X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及能谱分析等手段来观察和测量样品在球磨过程中的相结构变化、形貌变化以及微区成分的变化。 - **X-射线衍射（XRD）**: 用于确定样品的相结构，特别是非晶态与晶态相之间的转变。 - **扫描电子显微镜（SEM）**: 提供了样品表面形态和微观结构的信息。 - **能谱分析**: 用于分析样品中的元素组成。 实验结果显示，在400 r/min的球磨速度下，当粉末质量为0.015~0.025 g时，温度变化范围为845.6~1409.4 K。这意味着在球磨过程中，粉末能够经历显著的温度升高，这足以引发材料结构的显著变化。 #### 球磨过程对Mg-Ni合金的影响 - **温度变化**: 研究发现，当球磨速度达到400 r/min时，Mg-Ni合金粉末的温度可以显著升高，这促进了合金向非晶态的转变。 - **相结构变化**: 在球磨15小时后，Mg-Ni样品主要由成分不均的晶体相组成；而经过35小时的球磨后，则转变为成分更加均匀的非晶体相。 - **形貌变化**: SEM图像显示，随着球磨时间的延长，粉末颗粒的尺寸逐渐减小，表面形貌也变得更加粗糙。 - **成分变化**: 能谱分析表明，球磨过程中合金成分分布趋于均匀。 #### 结论 该研究表明，在适当的球磨条件下（例如400 r/min的速度），Mg-Ni合金粉末能够发生显著的温度升高，这促进了合金相结构向非晶态的转变。通过理论计算与实验分析相结合，研究者们不仅验证了理论预测的合理性，还揭示了球磨过程中温度变化对Mg-Ni合金微观结构演化的重要作用。这些发现对于理解Mg-Ni合金非晶态形成的机制具有重要意义，也为进一步优化球磨工艺提供了重要的参考依据。