РЕФЕРАТ 5
Введение 3
1 Обзор литературы 5
1.1 Особенности формирования прекурсорных состояний в процессе механической активации 5
1.2 Низкотемпературный синтез упорядоченных соединений в ходе реализации
механической активации 9
1.3 Формирование высокодефектных состояний в ходе механической активации .... 14
2 Материал и методика исследований 19
2.1 Методы сканирующей электронной микроскопии 20
2.2 Методы рентгеноструктурного анализа 21
2.3 Метод измерения микротвердости 22
3 Результаты исследований 24
Заключение 39
Список использованной литературы 40
Механическая активация (МА) часто применяется в качестве эффективного способа получения прекурсоров из порошков металлов и их смесей. Помимо диспергирования исходных компонентов, МА обеспечивает перемешивание плохо взаимодействующих или несмешиваемых при обычном сплавлении компонентов. В ряде случаев, высокоэнергетическая МА инициирует низкотемпературные твердофазные реакции и способствует образованию упорядоченных соединений, снижая потребность в высоких температурах при последующем синтезе объемных материалов. [1]
В случае высокоэнергетической МА в порошках металлов наблюдается формирование высокодефектных субмикрокристаллических и наноструктурных состояний. Увеличение плотности дефектов кристаллической структуры повышает запасенную в системе энергию, что, в свою очередь, может существенно повышать реакционную способность и снижать температуру синтеза упорядоченных соединений [2].
Предварительная МА оказывает значительное влияние на процессы, протекающие при последующей термической обработке прекурсоров. Наличие высокой плотности дефектов, сформированных в процессе МА, ускоряет диффузию по дефектам и границам зёрен, что может способствовать ускорению фазообразования при относительно низких температурах. Таким образом, предварительная МА позволяет эффективно управлять процессами, происходящими при последующем синтезе и/или термической обработке, являясь важным инструментом оптимизации получения новых материалов.
Сплавы на основе системы Ti-Al представляют значительный интерес ввиду уникального сочетания физико-механических свойств: высокой температуры плавления, низкой плотности (3,9 - 4,2 г/см3), высокого модуля упругости (~ 140 ГПа) по сравнению с чистым титаном и никелевыми сплавами, а также высокой коррозионной и окислительной стойкости [3]. Основным ограничением для широкого применения сплавов на основе системы Ti-Al является пластичность около 1 % при комнатной температуре, которая считается минимальной допустимой для конструкционных материалов [3].
Понимание особенностей формирования высокодефектных состояний и их влияния на реакционную способность в прекурсорах, полученных с помощью МА, представляет большой интерес, как для развития фундаментальных представлений, так и для разработки новых и развития существующих технологий получения и синтеза порошковых материалов. Исследования в этом направлений находятся среди актуальных задач физики и химии твердого тела. В вышесказанном, система Ti-Al является удобным модельным материалом для детального изучения особенностей структурно-фазовых трансформаций в зависимости от условий МА, включая энергонапряженность и продолжительность процесса.
Целью настоящей работы является выявление особенностей структурно-фазовой трансформации прекурсоров порошковой смеси 3Ti-1,15Al при отжигах в зависимости от продолжительности механической активации.
В результате исследования выявлено, что в ходе высокоэнергетической МА порошковой смеси 3Ti-1,15Al образуются условия для синтеза упорядоченных соединений при температурах существенно ниже, по сравнению с температурой образования этих фаз в соответствии с фазовой диаграммой состояний. Это обусловлено следующими факторами:
1. Увеличение продолжительности механической активации сопровождается диспергированием, перемешиванием и уплотнением порошка, что увеличивает границы сопряжения фаз Ti и Al, повышая реакционную способность компонентов.
2. Высокоэнергетическая МА способствует накоплению дефектов кристаллического строения и рост микроискажений, формируя высокодефектные состояния, которые, как предполагается, создают условия для аномального массопереноса и формирования упорядоченных соединений.
В ходе МА наблюдаются полиморфные превращения в Ti. Образование P-Ti способствует формированию упорядоченного соединения TiAl. Метастабильная w-Ti фаза может участвовать в реакциях или претерпевать обратные превращения при низкотемпературных отжигах.
Низкотемпературные отжиги демонстрируют наличие конкурирующих процессов релаксации высокодефектных состояний и формирования упорядоченных фаз. Отжиг при 300 °C способствует снижению микротвердости вследствие рекристаллизации и релаксации, тогда как последующий отжиг при 500 °C приводит к восстановлению или увеличению уровня микротвердости, обусловленное ростом объемной доли высокопрочных упорядоченных соединений.
