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機(jī)械合金法簡(jiǎn)介

上世紀(jì)60年代末，美國(guó)國(guó)際鎳公司用機(jī)械合金法第 一次制備成功耐高溫鎳鐵合金并以此申請(qǐng)專 利。機(jī)械合金研磨需要有強(qiáng)勁的動(dòng)能把固體粉末結(jié)合在一起，行星式球磨儀產(chǎn)生的高能撞擊可以提供所需能量。在研磨球的撞擊和擠壓下，細(xì)粉顆粒會(huì)發(fā)生塑性形變并且焊合在一起。所以機(jī)械合金法可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)高溫熔融無法制備的樣品的不足，并且可以制備更大自由度混合比的樣品。

萊馳高能球磨儀器實(shí)驗(yàn)室制備硅鍺合金案例

硅（Si）和鍺（Ge）都是最通用常見半導(dǎo)體材料—是光電電池和晶體管產(chǎn)業(yè)的基石。硅鍺合金材料性質(zhì)如帶隙可以由改變硅和鍺混合比例來調(diào)整。熱電合金材料用于制造航天熱偶發(fā)電機(jī)，保證了空間探索和試驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)力供應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)過程：硅鍺合金比為SI3.63克 Ge2.36克，用50ml碳化鎢研磨罐，10mm碳化鎢研磨球8個(gè)（球料比10:1）。硅料和鍺料的原始尺寸為1-25mm和4mm。1000轉(zhuǎn)/分20分鐘后，樣品已經(jīng)微粉化無結(jié)塊現(xiàn)象。接下來1200轉(zhuǎn)/分9個(gè)小時(shí)（每隔1小時(shí)中間間歇1分鐘后反轉(zhuǎn)樣品以避免樣品結(jié)塊）。

圖1：研磨5h后硅鍺合金形成新的特征峰

相較于常規(guī)球磨儀，Emax機(jī)械合金實(shí)驗(yàn)的時(shí)間大大縮短，可節(jié)省大致50% 的時(shí)間。

圖2：高能球磨儀與常規(guī)球磨儀用時(shí)對(duì)比

高能球磨儀：更適合用機(jī)械合金法進(jìn)行材料的實(shí)驗(yàn)室制備

對(duì)于難融合的樣品，球磨機(jī)械合金法可以提供高能量輸出的撞擊和摩擦。實(shí)驗(yàn)顯示Emax的時(shí)間明顯少于行星式球磨儀，不僅如此，最 后的結(jié)果也顯示轉(zhuǎn)化率 更高，無定形態(tài)更少、發(fā)熱結(jié)塊現(xiàn)象也更少。

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