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第 4 期 郑 娟，等: 纳米碳化钒/碳化铬的微波辅助合成及应用 ·577·

的辅助磨料、质量分数为 25%的结合剂和质量分数 大量位错，在高应变区域形成高密度位错，错位重
为 5%的糊精液）的抗折强度。采用洛氏硬度计测试 排使原有粗大晶粒分裂生成多个具有小角度晶界的
陶瓷结合剂 cBN 磨具的表面硬度，HRB，载荷 亚晶粒，亚晶粒又逐渐细化演变成更细小的晶粒 [23] 。
100 kg，钢球直径 1.5875 mm。采用立式万能摩擦磨 为进一步确定产物的元素组成和结合状态，采
用 XPS 对球磨 48 h 下的混合料进行了测试，结果如
损试验机对添加质量分数为 0 和 4.0%纳米 VC/Cr 3 C 2
复合粉末的磨具试样进行磨削性能的检测，获得磨 图 2 所示。由图 2a 可见，试样的表面主要由 V、Cr、
削比（指对磨件的磨损质量与磨具样条的磨损质量 O 和 C 4 种元素组成。如图 2b 所示，O1s 谱图包含
之比）和平均摩擦系数（指两表面间的摩擦力和作 3 个峰。其中，530.2 和 531.8 eV 处的峰分别对应于
−
用在其一表面上的垂直力之比值），其中加载力 Cr 2 O 3 和 V 2 O 5 。533.2 eV 处的峰对应于 OH 或 C—O，
200 N，转速 200 r/min，加载时间 1200 s，加载速度 该种 O 主要来源于空气，可以通过在一定温度下干
5 N/s。 燥或碳化去除。由图 2c 可见，517.4 eV 处的峰对应
于 V 2 O 5 的 V 2p 3/2 。由图 2d 可以看出，峰（576.9 eV）
2 结果与讨论 对应于 Cr 2 O 3 的 Cr 2p 3/2 。由图 2e 可见，C 1s 的 XPS
谱图包含 3 个峰，284.6、285.9 和 288.6 eV 处的峰
2.1 高能球磨物料分析 分别对应于游离 C、Cr(CO) 6 和 CO 2 。综上，该产物
纯氧化物及含有质量分数 35% C 的混合料在高 主要由游离 C、Cr 2 O 3 和 V 2 O 5 组成，并含有少量的
能球磨机中不同球磨时间（8、16、24、32、40、48 h） Cr(CO) 6 、CO 2 和 H 2 O。由于 Cr(CO) 6 、CO 2 和 H 2 O
后的 XRD 图见图 1，内插图为局部放大。 的质量分数较少（<1%），因此，其衍射峰并未在

XRD 中出现（图 1）。

a—Cr 2O 3；b—V 2O 5；c—8 h；d—16 h；e—24 h；f—32 h；g—40 h；
h—48 h

图 1 纯氧化物及混合料不同球磨时间后的 XRD 图
Fig. 1 XRD patterns of pure oxides and the powder mixtures
at different ball-milling time

由图 1a 可见，纯相 Cr 2 O 3 （JCPDS 38-1479）属
于密排六方结构，其晶格常数为 a=0.4959 nm，
b=0.4959 nm，c=1.3594 nm。由图 1b 可见，纯相 V 2 O 5
（JCPDS 41-1426）属于简单单斜结构，晶格常数分
别为 a=1.1516 nm，b=0.3566，c=0.4373 nm。由图

1c~h 可以看出，球磨后的物料主要由 V 2 O 5 和 Cr 2 O 3
组成，没有新相出现。衍射峰中未出现纳米碳黑的
衍射峰，主要由于球磨后的纳米碳黑以非晶形式存
在。随着球磨时间的延长，V 2 O 5 和 Cr 2 O 3 的衍射峰
强度逐渐降低，宽度逐渐增大。氧化物的衍射峰强
度逐渐降低，说明其非晶化程度逐渐升高。氧化物
的衍射峰宽度逐渐增大，推测是由于其晶粒尺寸逐
渐降低造成的。这主要由于在高能球磨过程中，粉
末颗粒在球磨介质的高速碰撞下发生剧烈的塑性变
形，导致晶格畸变与微观应变相应增加，同时产生