Тема: ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ Ni+X (X=Ti, Al)

В последние годы механическая активация (МА) различных соединений активно развивается, чему способствовали улучшения в технологиях измельчения и прогресс в изучении химии твердых тел. С точки зрения структуры твердого тела, механическая активация представляет собой процесс деформации идеальной кристаллической структуры, приводящий к образованию разнообразных дефектов в решетке и, как следствие, изменению энергетического состояния материала. Интенсивное измельчение сопровождается накоплением энергии, которая сохраняется в измельченном продукте в виде поверхностной энергии или энергии, связанной с изменением расстояний между атомами. Эта накопленная энергия проявляется в последующих физико-химических реакциях.
Процесс измельчения в ударных, ударно-истирающем или истирающих режимах приводит к образованию структурных дефектов, увеличению кривизны поверхности, фазовым переходам и даже аморфизации кристаллов, что в свою очередь сказывается на их химической активности. Механоактивация происходит в тех случаях когда скорость накопления дефектов превышает скорость их восстановления. Такой эффект наблюдается в энергоемких устройствах таких как центробежные планетарные и струйных мельницах, дезинтеграторы и аналогичные аппараты., где сочетаются высокая частота и интенсивное механическое воздействие.
Механическая активация твердых реагентов направлена на накопление в них энергетических запасов, что способствует снижению температуры синтеза компонентов, увеличению количества выделяемого тепла и упрощению диффузионных процессов [1]. Из опубликованных исследований в сфере механической активации можно с уверенностью утверждать о её эффективности в увеличении повышения интенсивности процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).
Обработка материала в мельницах приводит к аналогичным преобразованиям, как и воздействие высокого давления с деформацией сдвига. В результате в материале могут происходить такие взаимодействия как разложение и синтез разнообразных веществ, ускорение химических реакций, повышаться каталитические свойства, а также изменятся структура и физико-химические характеристики материала. В основе таких исследований сформировалась наука - механохимия неорганических веществ. Механохимия изучает процессы, которые протекающие при механической обработке, а также те явления, которые являются ее. Основной вопрос, который решает механохимия - каким образом механическая энергия переходит в химическую.
Прогресс в области механохимии неорганических материалов был обусловлен не только созданием и усовершенствованием новых технологий измельчения, в частности планетарных мельниц, но и всевозрастающей промышленной необходимостью в высокодисперсных материалах для различных отраслей, включая оборонную промышленность и развитие экономики. Механическая активация открыла новые горизонты в области переработки и оценке качества руд и минералов [2, 3], на ее основе появились инновационые строительные материалы [4] и методы обработки металлических поверхностей [5]. Исследования в этой области также позволили выявить возможности снижения прочности материалов посредством адсорбции [6], а также разработать способы активации минералов с помощью мельчайшего измельчения измельчения [7] и другие.

Купить

В порошковой смеси Ti+Ni размер агломератов постоянно меняется на протяжении всего процесса МА, во время которого происходят два основных и противоположных процесса: измельчение и агломерация. Они влияют на образование и размер агломератов. Полученные значения среднего размера агломератов от времени МА показан на Рисунке 6. Изменения размеров носит немонотонный характер. До 4 мин МА происходит увеличение среднего размера, после 4 мин МА - резкое уменьшение, и далее, до 10 мин. МА, значения не претерпевают видимых скачков.
Механическая активация порошковой смеси титана и никеля происходит с образованием агломератов, которые имеют слоистую структуру.
Размер агломератов неравномерно изменяется на протяжении всего процесса МА. До 4 мин МА происходит увеличение средних размеров от 6 до 250 мкм, с 4 до 6 мин МА снижение до 58 мкм.
Изменения происходят как во внешней, так и во внутренней структуре слоистых агломератов.
В порошковой смеси 3Ni+Al низкоэнергетическая механическая активация осуществляется с образованием неплотных агломератов, состоящих из матрицы никеля с отдельными включениями алюминия. При этом на начальных этапах низкоэнернетической механоативации фиксируются отдельные агломераты, которые состоят из практически чистого никеля.
После 6 ч НМА участки со 100% содержанием никеля или алюминия не обнаруживаются. Присутствуют только области с преобладающим содержанием того или иного компонента.
После 30 ч НМА внутренняя структура агломерата выглядит более размазанной, практически не видно отдельных четко сформированных слоев.
Полученные результаты изменения микротвердости образцов 3Ni+Al показали, что в процессе низкоэнергетической механообработки порошковой смеси 3Ni+Al ее микротвердость возрастает до 40 ч НМА с последующим уменьшением после 40 ч НМА.

Купить