MA法制备Mg-Cu非晶合金及其结构性能表征

在材料科学领域，非晶合金（也被称为金属玻璃）是近年来研究的热点之一，其特点是没有长程的有序晶体结构，拥有优良的力学性能、耐腐蚀性、磁性能等，在工程应用中具有重要的潜在价值。Mg-Cu非晶合金作为一种典型的镁基非晶合金，因其轻质、高强度等优点，被认为是未来新型高性能工程材料的重要候选者。本研究由孟慧娟、叶福兴两位学者完成，研究重点介绍了利用机械合金化（MA）法来制备Mg-Cu非晶合金，并通过X射线衍射仪（XRD）和差热扫描量热仪（DTA）对制备的合金粉末进行了结构与热性能的表征分析。 机械合金化是一种通过高能球磨处理粉末，使材料发生塑性变形、加工硬化、冷焊等过程，以达到合金化目的的固态合成技术。该技术适合于制备传统熔炼法难以实现的合金体系，尤其适合非晶合金的合成。在本研究中，通过机械合金化法成功制备了Mg-Cu非晶态合金，研究了球磨工艺参数（包括球磨速度、球磨时间）和合金成分（如掺杂B元素）对合金结构、非晶形成能力以及热特性的影响。 研究者们通过对比不同成分的Mg-Cu合金（如共晶点的Mg58Cu42和稳定化合物点的MgCu2）的性能，发现合金成分对非晶形成能力有着重要的影响。机械合金化过程中，球磨速度和时间的增加能够有效提高合金化效率，促进Mg-Cu合金的非晶化。球磨时间越长，粉末尺寸越小，更有利于非晶态的形成。此外，采用无水乙醇作为过程控制剂，可以在球磨过程中减少杂质，提高粉体的分散度，进而加快Mg-Cu合金粉末的机械合金化过程。 掺杂B元素的实验表明，B粉的加入可以提高Mg-Cu合金的机械合金化速率，使得非晶形成能力有所提高。这一点从合金的XRD分析结果中可以得到印证，其中Cu峰的连续宽化以及向低角度方向移动的变化，说明了B元素在Mg-Cu-B粉末合金化过程中起到了积极作用。 热特性分析方面，研究者们利用差热扫描量热仪（DTA）得到了合金粉末的热特性曲线。曲线显示了玻璃转变温度（Tg）、过冷液相区（∆Tx）以及熔化吸热峰等特征温度。这些特征温度的存在说明了Mg-Cu非晶合金在加热过程中由非晶态向晶态转变的过程，具有典型的非晶合金热特性。通过DTA曲线的对比分析，可以深入理解合金成分对热特性的影响，为Mg-Cu非晶合金的优化设计提供理论依据。 总结来说，本研究系统地研究了机械合金化法制备Mg-Cu非晶合金的工艺参数及成分设计，通过XRD和DTA分析了粉末的结构和热特性，并探讨了非晶形成的规律性。这些研究结果不仅为非晶合金的制备提供了技术参考，也为Mg-Cu非晶合金的进一步工业应用奠定了理论基础。同时，这项研究也体现了中国在非晶合金研究领域的科研实力，预示了中国在该领域的巨大发展潜力。