Введение к работе
Актуальность темы. Одним из принципиально новых методов получения металлических сплавов в неравновесных условиях является механическое легирование (или механическое сплавление). Эта технология активно используется в последнее десятилетие для получения механолегированных кристаллических и аморфных порошков, а также изменения микроструктуры сплавов посредством механического воздействия. Наравне с другими неравновесными процессами, такими как закалка из жидкого состояния (ЗЖС), конденсация из пара, ионное перемешивание (МП), облучение и др., механическое легирование (Ml) позволяет получать материалы с качественно новой структурой и свойствами.
Способ МЛ разработан в 1970 г. в компании inco (США) [I] и использован для создания жаропрочных сплавов на основе ш.. Механическое легирование основано на холодном деформировании сжатием с разрушением частиц порошка, осуществляемом при большом количестве повторений этих операций в высокоэнергетических шаровых мельницах или аттриторах. Твердофазная реакция в смеси порошков при воздействии механической энергии наблюдается, как правило, при температуре 0.2-0.3 Тпл реагентов, в то время как диффузия проявляется обычно при температуре TzO.JT^. Взаимная диффузия компонентов при интенсивном механическом воздействии осуществляется в локальных участках поверхности соударяющихся частиц, при этом в процесс вовлекаются не только поверхностные слои, но и весь объем частиц порошка. Взаимодействие происходит по механизмам, характерным для процессов трения и пластической деформации. В то же время, процесс механического легирования в значительной мере определяется термодинамическими параметрами взаимодействия в каждой конкретной системе. О различной роли механических и химических сил в процессах деформационной реорганизации атомной структуры свидетельствуют результаты исследования продуктов механического легирования в различных двойных металлических системах. Образование различных фаз под действием механического помола во многом определяется химическим взаимодействием и при отсутствии кинетических запретов соответствует состоянию с максимальным выигрышем свободной энергии. Структура механолегированных. сплавов может представлять собой как метастабилыше кристаллические, квазикристаллические и аморфные
— *o —
фазы, так и равновесные нанокристаллические фазы.
В настоящее время накоплены значительные экспериментальные данные по механолетированным сплавам. Тем не менее все еще отсутствует единый подход к пониманию механизмов Ml, что позволило бы вести целенаправленный синтез. Большинство работ посвящено изучению полученных сплавов фиксированного состава, мало внимания уделяется описанию структурных изменений е ходе МЛ.
3 качестве объектов исследования выбраны сплавы ni с переходными металлами (ПМ - нъ, та, Mo, w> в широком интервале концентраций. Сплавы Ni с ПМ язляется основой жаропрочных суперсплавов и композиций, используемых в качестве катализаторов [2,3,4]. Кроме того, эти сплавы могут служить хорошими модельными объектами для изучения физико-химического взаимодействия при формировании стабильных и метастабильных, в том числе аморфных, фаз в неравновесных процессах.
Целью работы являлось определение особенностей формирования структуры сплавов в системах ні-кь, ni-t», Ni-мо, Ni-'ff при механическом сплавлении в различных условиях, изучение превращений при нагреве и температурной стабильности механолегированных сплавов.
Научная новизна. Впервые проведены систематические исследования структуры механолегированных сплавов Ni-ПМ (ПМ = мь, та, мо, дм для широкой области составов. Показаны концентрационные- интервалы формирования пересыщенных твердых растворов и областей амор-фиоапии в четырех исследованных системах. Определено влияние различных факторов (тип мелющего оборудования, газовая атмосфера и ПАН) на скорость и характер взаимодействия компонентов при МЛ.
Практическая ценность заключается в том, что результаты работы позволяют предсказать образование метастабильных фаз в системах Ni-ПМ при твердофазном взаимодействии компонентов в неравновесных условиях. Они могут быть использованы при выборе технологических режимов получения сплавов с нанокристаллической структурой и улучшенными свойствами.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 2-ом семинаре России и стран СНГ "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий" (Обнинск, 1993г.); научно-техническом семинаре "Мвханохимические реакции" (Одесса, 1993г.); научной школе "Вибротехнология-93" по меха-нохимической обработке дисперсных (сыпучих) материалов и сред
(Одесса, 1993г.); International Symposium on Metastable, Mechanically Alloyed and Nanocrystalline Materials (Grenoble, Prance, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, литературного обзора, главы, посвященной характеристике объектов и методов исследования, главы, содержащей описание экспериментальных результатов и их обсуждение, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и II таблиц.