机械合金化(MA)技术作为一种制备新材料的有效方法已经获得了广泛的应用,利用该方法可以获得常规条件下很难合成的具有独特性能的一些新型材料。利用机械合会化诱发的化合反应,人们已经成功制备了包括难熔碳化物在内的许多新材料。但是,一直以来,研究人员的重点主要集中在材料的合成和性能提高上,而对机械合金化过程的分析还不够。 本文主要对类金属元素(石墨、Te)在机械合金化过程中的结构变化进行了研究。实验用的原料有Al、石墨、金刚石、Te等粉体,用行星式高能球磨机进行球磨,用X射线衍射、拉曼光谱、差热分析、扫描电镜等手段,研究了不同球磨时间、退火处理等因素对上述材料在球磨过程中结构的变化、合成相的结构及其稳定性。 通过对球磨产物的分析,得到一下有关类金属元素石墨与金刚石,以及石墨、Te分别与金属元素Al进行机械球磨过程中结构变化的创新成果: (1) 石墨—金刚石球磨,得到turbostratic结构石墨。球磨过程中,随球磨时间增加,石墨的XRD衍射峰逐渐展宽,并向小衍射角移动。通过模拟石墨的XRD图发现,衍射峰向小衍射角的移动不是由于点阵参数的增大,而是晶粒尺寸效应所致。当石墨晶粒尺寸小于6nm后,其衍射峰展宽、向小衍射角移动越来越明显。对比球磨样品在1700℃退火后的XRD图与turbostratic结构石墨模拟XRD图发现,石墨在球磨过程中出现turbostratic结构,并且这一结构非常稳定,即使在1700℃高温下退火也不会恢复原来的石墨晶体结构。石墨在球磨过程中有少量非晶化。 (2) 在石墨—金刚石球磨过程中,金刚石的XRD衍射峰并没有被明显展宽或峰位移动,计算得知金刚石的晶粒尺寸始终在57-50nm范围内。而金刚石衍射峰的强度随着球磨时间的增加逐渐减弱,表明金刚石存在一个临界尺寸效应,当晶粒尺寸小于50nm后,在球磨的作用下晶粒非常容易非晶化。金刚石由于其高硬度,在球磨过程中更多的充当了磨削剂,加快石墨的球磨过程。 (3) 石墨在球磨后,尽管XRD图中观察不到石墨的衍射峰,但拉曼光谱、退火实验表明,石墨即使在以金刚石为磨削剂、球磨500小时后,仍然存在部分