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“机械合金化过程中亚稳相的形成理论及高性能纳米相

   在机械合金化(Mechanical Alloying,简称MA)过程中,材料在机械能的作用下发生远离平衡态的微观结构演变和相变,
并可导致非晶、纳米晶、过饱和固溶体、亚稳过渡相等多种亚稳相的形成。对它进行深入研究对于认识材料结构的非平衡转变这一
基础科学问题具有重要意义。另一方面,用 MA方法制备出的由亚稳相构成的材料,常因其特殊的内部组织结构而具有优异的性能。
因此、MA也是发展高性能新材料的重要方法。自1992年起,本项目组以"机械合金化过程中亚稳相的形成理论及高性能纳米相复合
材料制备"为主题开展了长期深入的研究,主要研究内容如下:
1、对合金在MA过程中形成非晶的现象进行系统研究,提出了"组元混合结构-过饱和固溶体-亚稳相-非晶"的非晶形成机制和
"二次非晶化"现象。
2、对MA导致金属间化合物、和氧化物陶瓷的固溶度扩展的现象进行深入研究,提出金属间化合物固溶度扩展的"纳米尺度固溶机理"
,证明ZrO2-CeO体系中固溶度的扩展是由于晶粒纳米化,使得其平衡相图上的固溶度高的高温相区因自由能增加而扩大到室温附近所致。
3、对二元互不溶合金系的MA过程进行系统的实验研究和分子动力学计算模拟,揭示了形成过饱和固溶体的条件和机制;研究了MA
制备的纳米晶过饱和固溶体的固溶软化与固溶硬化现象。
4、针对多个重要的材料体系,用MA方法获得纳米相复合结构并揭示其形成机制;深入研究纳米复合结构对合金性能的影响。
 
     本项目研究有如下几个特点:
1、研究中选择了合金、互不溶体系合金、金属间化合物和陶瓷,材料体系全面;
2、从实验和分子动力学模拟两方面进行研究,理论和实验相互促进;
3、采用冲击波压实等方法将MA制备的粉末制成块体,既保留了MA引入的非平衡态结构又为全面细致的微观结构分析创造了条件。
4、从纳米相相互作用的角度分析纳米复合结构对材料性能的影响。

    在这一主题的研究中本研究组已在国内外学术刊物上发表论文35篇,其中有30篇发表在国际著名刊物,论文均被SCI或EI收录。
论文被中外学者引用130余次。