原创《机械合金化技术在材料科学专业教学实践中和》：这篇材料科学论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
资助项目：西安石油大学大学生科研训练计划资助项目.
摘 要：本文首先介绍了机械合金化技术的概念和技术原理,并讲述了机械合金化技术在材料科学和工程中的应用.并结合材料科学和工程专业课程的教学内容,探讨了机械合金化技术在材料科学和工程专业的教学实践中的研究和应用,并为合理利用机械合金化技术在材料科学和工程专业教学实践中发挥更大的作用提出了建议和意见.
关键词：机械合金化技术 材料科学和工程 教学实践
对于材料科学和工程专业的本科生来说,到了大三和大四就要学习许多专业课程和专业选修课程.其中有些课程属于材料合成和制备方法方面的内容.在材料合成和制备方法的课程教学中就需要涉及到材料的某些制备工艺,例如某些金属合金的制备工艺方法.对于金属合金的制备方法,很多教科书都详细地讲述铸造技术、焊接技术、粉末冶金技术、金属熔炼技术等,但也会涉及到机械合金化技术.机械合金化技术是近年来发展起来的一种制备高性能合金的新技术.这种技术主要是利用机械球磨工艺把不同种金属粉末通过机械球磨方式通过一定时间的球磨,最终使这些金属元素粉末通过机械球磨工艺形成金属合金,所以最终能够得到需要的新型金属合金材料.由于机械合金化工艺可以在常温下进行,不像金属熔炼技术那样需要较高的温度才能熔化金属,因此机械合金化技术更为实用,成本较低,而且材料的制备工艺简单.所以机械合金化技术近些年来发展较快,机械合金化技术所能够制备的金属合金材料的范围和种类也在不断地扩大,所制备的材料的性能也逐渐得到提高.由于机械合金化技术制备金属合金粉末的制备工艺简单,成本较低,使用的金属元素种类较多,而且可以用于实验室进行教学实验,所以机械合金化技术也逐渐应用到了材料科学和工程专业的课程教学和实践教学中.采用机械合金化技术制备金属合金粉末可以作为本科生实验课程的教学实验,也可以作为本科生的课程设计和毕业设计的教学内容.所以机械合金化技术将在材料科学和工程专业的教学实验中具有非常广泛的用途.
一、机械合金化技术的原理和应用
在机械合金化过程中,粉末受到磨球强烈的碰撞和挤压.极平的、纯净的金属表面在常温下加压可焊接在一起,这就是冷焊,也称为压力焊.塑性较好的金属粉末,在磨球的碾压、冲击下发生形变并以十分纯净的表面彼此接近到原子作用力的距离,同样可以冷焊在一起,形成相互交叠的层片组织,而脆性粉末或塑性粉末加工硬化变脆后,在冲击下直接破碎,所以球磨过程因体系不同而不同.在延性的金属-金属混合粉末中,粉末的变化分为三个阶段：颗粒粗化-破碎-粉末粒度的稳态分布,相应的称为初期、中期和后期.在机械合金化过程的初期,主要是冷焊过程,塑性粉末含量越多,粗化越明显,颗粒直径可到数毫米,同时颗粒表面也相当平滑；在机械合金化中期,冷焊和破碎交替进行,层片状较大颗粒和细小颗粒共存,细小颗粒是从大颗粒上脱落下来的,这一阶段各层内积蓄了能使原子充分扩散所需的空位、位错等缺陷,不同组元的扩散距离也接近原子级水平,合金化过程开始.在机械合金化过程的后期,基本上只有粉末颗粒破碎的过程,颗粒粒度趋向于最小值,因此也比较均匀.延性的金属和脆性的非金属或化合物组成的体系,脆性组元首先发生破碎,延性组元则首先发生变形,细小的脆性粒子处于延性颗粒之间.随后延性组元逐渐加工硬化,发生断裂和脆性组元一样尺寸不断减小.
机械合金化（MA）方法（塑性-塑性混合粉末）原理是：将金属粉末在磨球的碾压和冲击下发生形变,并以十分纯净的表面彼此之间接近到原子作用力的距离,实现冷焊,最终形成相互交叠的层片状组织.这个过程一般要经历颗粒粗化、破碎、粉末粒度的稳态分布三个阶段,其中初期以冷焊过程为主,粉末明显粗化,中间过程冷焊和破碎交替进行,层片大颗粒和细小颗粒共存,各层内积蓄了能使原子充分扩散所需要的空位和位错等的缺陷,使不同组元的扩散距离接近于原子级水平,合金化过程开始；在后期只有破碎过程,颗粒趋向于最小.机械合金化工艺可获得纳米颗粒,能使固溶、沉淀、弥散三种强化结合于一体,从而制备出性能优异的高温合金.
二、机械合金化技术在材料科学专业的课程教学和实践教学中的应用
在材料科学和工程专业的一些专业课程,例如材料合成和制备方法、纳米材料、功能材料等课程都讲述了机械合金化技术.例如在材料合成和制备方法这门课程中,有讲述金属合金材料的制备方法,除了传统的铸造工艺、焊接工艺、粉末冶金工艺以及金属熔炼技术之外,重点讲述机械合金化技术,因为机械合金化技术可以制备很多种金属合金材料,而且制备工艺简单,可以在常温下进行.由于机械合金化技术可以在实验室中进行,所以可以很方便开设实验课程.在纳米材料这门课程中讲述了纳米粉末的制备工艺,其中主要讲述了机械合金化工艺.因为机械合金化工艺制备纳米粉末的种类最多,涉及到很多种金属材料以及金属基复合材料的制备和合成等.还可以利用机械合金化技术制备复合材料,例如用机械合金化工艺球磨不同种元素粉末,使不同种金属元素通过机械球磨工艺形成金属合金粉末,所以通过机械球磨工艺原位合成金属基复合材料.在功能材料这门课程中,讲述利用机械合金化工艺制备纳米粉末颗粒和功能材料,例如制备贮氢合金Mg-Ni合金等.或者利用机械合金化技术制备铁磁合金材料、非晶态材料、纳米功能材料等各种先进功能材料.
利用机械合金化技术可以制备具有纳米尺寸量级的金属合金粉末.采用机械合金化技术制备的金属合金有很多种,例如采用机械合金化技术可以制备Fe-Al金属间化合物粉末、Ni-Al金属间化合物粉末,Ti-Al金属间化合物粉末,以及Ni-Fe合金、Fe-Si合金、Cu-Al合金等多种金属合金材料.以上讲述的都是利用机械合金化工艺制备二元合金材料.也可以利用机械合金化技术制备三元合金、四元合金以及多种成分的金属合金材料.例如利用机械合金化工艺制备Fe-Ni-Cr合金、Fe-Al-Ni合金,以及利用机械合金化技术制备具有多种成分的非晶态合金等.还可以利用机械合金技术制备贮氢材料,例如采用机械合金化工艺制备Mg-Ni合金等.采用机械合金化工艺制备的金属合金材料有很多种,有些金属合金材料的机械合金化制备工艺可以作为材料专业的教学实验,可以为学生演示如何利用机械合金化工艺制备高性能金属合金材料.例如采用机械合金化工艺制备Fe-Al金属间化合物粉末材料.采用机械合金化工艺可将固溶、沉淀和弥散三种强化方式结合和一体,制备一系列具有优异性能的高温合金.对Fc-Al合金的机械球磨或Fe-Al元素混合粉末的机械合金化已开展了一定的研究.Fe,Al纯元素混合粉末在球磨过程中,粉末受到强烈的碰撞、挤压,冷焊和破碎的相互作用使粉末细化,并在一定阶段形成金属合金.经过机械合金化工艺后就得到了粉末粒度极细的Fe-Al金属间化合物粉末.同时还可以采用机械合金化技术制备Ni-Al合金粉末、Ti-Al合金粉末等.
材料科学论文参考资料：
结论：机械合金化技术在材料科学专业教学实践中和为适合不知如何写材料科学方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于材料工程专业就业前景论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
