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纳米粒子具有显著的体积效应和表面效应,合金纳米粒子具有不同于常规大块合金和大颗粒粉末材料的奇异特性,如相生成规律、相结构等。 本文选取有重要应用价值和应用前景的Fe-M1(M1=Ni,Ti,Mn)和Ni-M2(M2=Al,Cu)合金为研究对象,采用电弧加热式的蒸发凝聚法制备出了纳米粉末,研究了粉末的相生成规律、合金相的晶格参数、粉末颗粒的形貌以及纳米粒子的熔点。研究结果表明: (1)合金纳米粉末的粒径受放电电流和惰性气体压力的影响。降低放电电流和惰性气体的压力使粉末颗粒的粒径减小且颗粒尺寸分布更加集中。 (2)放电电流的大小决定了母合金蒸发温度的高低。改变放电电流的大小可以改变纳米粉末中析出相的种类和相对含量。而仅改变惰性气体的压力时,粉末中的析出相种类不变,只是相对含量有所改变。 (3)在放电电流和惰性气体压力恒定的条件下,纳米粉末的相生成规律受母合金成分的影响显著。对于Ni-Al合金,当母合金中的Ni含量较高时纳米粉末中易得生成ε-AlNi3、δ-AlNi相;而当Ni含量较低时,容易得到γ-Al3Ni2相,但其相对含量随母合金中Ni含量的降低而显著减少。对于Fe-Ti合金,当母合金中的Fe含量较高时,纳米粉末中容易生成FCC相(为(Fe,Ti)固溶体)和Fe2Ti相;而当Fe含量较低时,粉末中容易生成FCC和FeTi相;粉末中的FCC相含量始终最高。蒸发Cu-Ni母合金时得到的是(Cu,Ni)固溶体相。在蒸发Fe-Mn母合金时,当母合金中Fe含量很高时,纳米粉末中检测到γ(Fe,Mn)固溶体相,但含量很少;Mn含量超过25%mass时,粉末中的主要相为β-Mn单质。蒸发Fe-Ni母合金时得到的相与相图基本一致,即富Fe的母合金蒸发易得到固溶体相Fe0.64Ni0.36和(Fe,Ni):富Ni的母合金蒸发易得到金属间化合物相FeNi和FeNi3。 (4)由于纳米粒子生成过程中的冷速很高,不利于低温合金相的生成。本文在Ni-Al系合金纳米粉末中未检测到β-Al3Ni5和Al3Ni低温相;在Fe-Ti系合金纳米粉末中未检测到α-Ti低温相;在Cu-Ni系合金纳米粉末中未检测到α1和α2低温相;在Fe-Mn合金纳米中未检测到α-Mn低温相。在Fe-Ni系合金纳米粉末中得到低温相FeNi3的原因可能是该相生成过程的动力学因素有关。 (5)对于能够生成固溶体相的合金系,在其它条件恒定时,惰性气体压力对固溶体相的晶格常数值a0影响显著。 (6)在Ni-Al合金纳米粒子中观察到了孪晶结构,这种粒子在电子束的照射下发生结构变化,孪晶逐渐消失,这种变化是由于电子束的热激活造成的。 (7)在Fe-Ti和Fe-Ni合金纳米粉末中观察到了熔点降低现象。在本研究条件下Fe-Ti合金纳米粉末的熔点比相应成分母合金的熔点分别降低了270.4℃,253.0℃,256.3℃,338.1℃,338.6℃:Fe-Ni合金纳米粉末的熔点与相应成分的母合金相比,降低幅度达440~500