为混合粉末球磨0、2、14和28h后的XRD谱。可见,球磨2h后Al衍射峰强度下降,Pb衍射峰强度增加,且Pb峰存在一定宽化现象,明发生了Al固溶于Pb中的现象;14h后Al峰又明显加强,Pb峰显著宽化;之后,Al衍射峰强略有减弱,Pb峰变化有所增强。
Al-Pb混合粉末在不同球磨时间的微观组织如所示。由可知,球磨前Al颗粒呈不规则形状,Pb颗粒为白色圆形球形状。球磨2h后Al粉末因变形而聚合,而Pb颗粒(白色圆形)则明显细化;球磨6h后Pb粉末进一步细化,达纳米级;球磨10h发现细小的Pb颗粒逐渐为Al粉末包围,且均匀分散;14h更为明显,此时Pb颗粒颜色淡化;18hAl粉末外形重新规则化,Pb颗粒聚合长大;同时从聚合体断裂面上仍可发现,大量细小的白色圆形Pb颗粒均匀分散于Al基体中,避免了Pb相因比重大而发生严重宏观偏聚,有利于制备高耐磨性能的Al-Pb系材料。球磨28h,断裂面上部分Pb颗粒显著粗化。
根据Pb和Al的原子半径(rAl=1.4710-10m、rPb=1.7510-10m)和电负性差别,Pb和Al只能形成固溶度极小的置换式固溶体<4>.在高能球磨作用下,金属混合粉末在球磨中不断发生变形、断裂、细化、聚集的反复过程(如b、c),引入大量晶体缺陷,使原子活性和系统内储能增高<5>,促使了Pb(Al)固溶体的形成。因而球磨2hAl衍射峰强度下降,Pb衍射峰强度增加。Pb粉急剧变形细化引起衍射峰宽化。
球磨14h因细小的Pb颗粒被Al粉包围(f),故Al衍射峰又增强。这与M.ZHU等<6>的观察结果相似。球磨到1824h部分Pb颗粒重新聚合长大,Al粉末外形规整(如),晶体畸变降低,导致Al衍射峰强略有减弱,Pb峰变化有所增强。
结论1)高能球磨作用下软相Pb颗粒细化速度优于硬相Al基体;Al粉末因变形细化而聚合,细小的Pb颗粒均匀分散于基体中并被Al相逐渐包围;2)高能球磨可促使Al固溶于Pb中,形成Pb(Al)固溶体;3)球磨一定时间后会发生Pb颗粒聚合长大,因而合理的球磨时间宜控制在14h之内;4)通过高能球磨Al-Pb系合金可克服传统制备时的宏观偏析,有利于获得高性能耐磨合金。