出典:シナ・シャーバズモハマディとペイマン・シャーベイギ=ルードポシュティ,コネチカット大学工学部,ストールズ,CT

粒径が100nm未満の合金はナノクリスタリン合金として知られています。物理的および機械的特性が強化されているため、半導体、バイオセンサー、航空宇宙など様々な産業での採用需要がますます高まっています。

ナノ結晶合金の加工と応用を改善するためには、高温と圧力の相乗効果を必要とする100%近い高密度バルク材料を開発する必要があります。加えられる温度と圧力を高めることによって、小さな穀物は成長し始め、その顕著な特性を失います。したがって、高温での統合時に、最小の空隙率を有する粒子間結合とナノスケールの粒径の損失との間の妥協に達することは技術的に重要である。

本研究では、高温でのナノ粒径安定性を向上させるために、固体溶液から酸素を除去することを目指す。ナノ結晶性Fe-14Cr-4Hf合金は、酸化物粒子の形成を避けるために保護された環境で合成されます。

1. 始動粉末中の酸素汚染を最小限に抑えるために、レシプロ加工機械ファイリングマシンを使用して、グローブボックスに高純度の低酸素含有量バルク材料(Fe、CrおよびHfターゲット)をファイルします。
2. 特定の合金の粉末混合物(この研究ではFe14Cr4Hf wt.%)を440Cステンレス鋼製フライスボールと一緒にステンレス鋼バイアルにロードします(図1)。フライスボールの直径は6.4と7.9mmで、ボールパウダー対重量比は10:1です。密封されたバイアルはグローブボックスの保護雰囲気の下で保たれる必要がある。
3. SPEX 8000M高エネルギーボールミルを使用して20時間の高エネルギーボールミリングを行います(図2)。
4. アニールボールは、100°Cのステップで、500°Cと1200°Cの間の温度で60分間Fe14Cr4Hfを粉砕しました。
5. X線回折計とシェラー方程式を使用して、ナノグレインサイズを測定します。分析は、粉砕されたサンプルとアニールされたサンプルに対して行う必要があります。粒度は、インストゥルメンタルの広がりを差し引いた後

図3は、900°Cで1時間アニールされたボール粉砕OF-Fe14Cr4HfのXRDデータを示しています。わずかなピークシフトと一緒にピークのシャープネスがあります。アニーリング温度が上昇するにつれて格子株が緩和されるためです。アニーリング温度が上昇すると、4つの主要なBCCピークの間にいくつかの小さなピークが明らかになります。これらは、二次相の形成を示すであろう。