超快速超声振动压结制备块体纳米晶钛合金

hongyueliang

        纳米晶材料具有有优异的物理和化学性能，因而具备广泛的应用前景。长久以来人们一直在探寻块体纳米晶材料的高效制备方法，然而纳米晶粒对加工参数（如温度和时间）的敏感性依然是制约其制备的一大难题。针对此，我们开发了一种超快速压结方法–––超声振动压结（Ultrasonic Vibration Consolidation, UVC），利用非晶合金粉末颗粒之间相互摩擦产生的闪热快速加热粉末越过过冷液相区，粘性流动将粉末紧密结合在一起，额外热量使其发生晶化。超声振动压结给我们提供了一种块体纳米晶材料高效制备途径。

        深圳大学刘志远团队基于非晶合金低玻璃转变温度（约为熔点1/2）和过冷液相区粘性流动特点，利用自然界普遍存在的摩擦热，开发了一种新型烧结方法，超声振动压结。以非晶合金粉末为原料，成功在2秒内制备出块体纳米晶钛合金，晶粒尺寸为10~70nm，致密度几乎可达100%。通过实验分析和理论计算确认摩擦闪热为超声振动主要热源，升温速率高达107 K/min。分析还表明非晶合金粉末超声振动压结过程致密化机制为玻璃态材料的加速粘性流动机制。结果在《Scientific Reports》上以“ Ultrafast consolidation of bulk nanocrystalline titanium alloy through ultrasonic vibration” 为题发表，深圳大学机电学院刘志远副教授为论文通讯作者。