Тилеухабыл Аймарал Өскемен қ, 2021
жүктеу/скачать 3,58 Mb.
|
Нұрсұлтанова Арайлым. 4-ЯФ отчет по практике
| ІС-ТӘЖІРИБЕ БАРЫСЫ
БІРІНШІ БӨЛІМДЕ, Механикалық біріктіру кезіндегі фазалық түрлендірудің механизмдері мен Ti-Al жүйесін механикалық балқыту кезіндегі фазалық және құрылымдық өзгерістер қарастырылған. Химиялық реакцияларды жеделдетудің механикалық әдістеріне, әсіресе қатты заттар арасындағы қызығушылық XIX ғасырдың соңында пайда бола бастады. Д.И. Менделеев қатты денелер арасында реакциялар пайда болуы үшін «ұсақтап, араластыру керек» деп атап өтті. Бұл өзара әрекеттесу арқылы жеделдетіледі». Өткен ғасырдың 20-жылдарында Бриджмен қатты фазалардың өзгеру жылдамдығына жоғары қысымның әсерін жүйелі түрде зерттеу басталды. Оның зерттеулерінің маңызды нәтижесі ығысу штаммы жоғары қысыммен жоғары денелерге үстеме түсу кезінде қатты фазалық процестердің үдеуін анықтау болды, бұл әсерді кеңінен зерттеуді бастады. 60-жылдардың аяғында Бенджамин мен әріптестері дисперсиялық никель негізіндегі қорытпаларды алу үшін механикалық активаторда металдар мен қорытпалардың қоспаларын қолдануды ұсынды. Бұл жағдайда металдарды атом деңгейінде араластыру, яғни қорытпалардың пайда болуы анықталды. Бұл құбылыс «механикалық синтез» (бұдан әрі - МС) деп аталады. МС әдісін қолдана отырып, қатты фазадағы нақты ерігіштігі, тұрақты және метастабильді интерметалдық қосылыстар мен аморфты қорытпалардан әлдеқайда жоғары концентрациясы бар қатты ерітінділерді алуға болады [6–9]. МС әдісін қолдана отырып, алмастырушы қатты ерітінділердің шекараларын тепе-теңдік күйі үшін белгіленген шектерден тыс жылжытуға болады. Мұндай жүйелерде Fe-Cu [10], Ag-Cu [11], Nb-Zr [12], Fe-Mg [13], Ni-Ag [14], Cu-W [15] және басқалары, тепе-теңдік жағдайында өзгермейтін, яғни. компоненттерді өздігінен диффузиялық араластыру болмайды, өйткені араластыру жылуы оң болғандықтан, МС әдісімен қаныққан қатты ерітінділер алынды. Позитивті энтальпиясы бар жүйелерде қатты ерітінділердің пайда болу механизмдері әлі де толық ашылмаған. Алайда, мұндай қозғаушы күштер домен өлшемдері ~ 1 нм-ден асқан кезде үлкен нанофазды екілік қоспаларда азаяды. Бұл жағдайда атом деңгейіндегі синтезге механикалық деформацияның арқасында қол жеткізуге болады, өйткені құрылымы нанофаза диапазонында (1-1100 нм) екілік жүйелерде араластырудың оң жылуын жеңу үшін артық энергия жетіспейді [19].rdi negіzіnen bastan keshіrdi [18]. [20] -де MS процесінің екі кезеңін қарастыратын Fe - M жүйелеріндегі (M = C, Si, Ge, Sn) микроскопиялық модель ұсынылды. Бірінші кезең - наноқұрылымның ( [22]-де аморфты қорытпалардың кристалдануы кезінде нанокристалдық құрылымдардың қалыптасуының термодинамикалық қозғаушы күштеріне интерфаза шекаралары мен кернеулердің әсері көрсетілген. Екі ұқсас кристалдың соқтығысуында немесе поликристалдың деформациясы кезінде атомдардың қозғалысы негізінен интерфейсте жүреді. Бұл шекара маңында ақаулардың пайда болуына, ондағы компоненттердің қатты араластырылуына және шекара енінің артуына әкеледі. Деформация нәтижесінде кеңейтілген мұндай шекараны аморфты фазаға ұқсас тәуелсіз фаза түрінде көрсетуге болады. Дәл осы «дәнді-шекаралық» фаза МС-да қайта құруларға ұшырайды. Түйіршіктер шекараларының термодинамикалық факторларының рөлін түйіршік шекаралары бойынша жалпы энергияға қосқан үлесін ескере отырып сипаттауға болады. Мысалы, егер шекараның қалыңдығы екі атом қабатты деп есептесек, онда дән мөлшері 10 нм болатын материалда атомдардың 15%-ы астық шекараларына жатады. Астықтың шекаралық энергиясының мәнін J-Fe 1 Дж / м2-ге теңестіре отырып, екі интератомдық қабаттың шекаралық қалыңдығымен астық шекарасында орналасқан атомдардың артық энергиясы 14 кДж моль-1 болады, бұл шамамен синтездің жылуына сәйкес келеді. Осылайша, өңдеу кезінде компоненттерді құю үшін компоненттердің балқу температурасына жетудің қажеті жоқ [23]. [24-27] авторлары қатты бөлшектердің түйісу нүктелерінде пайда болатын жергілікті қыздырудың өңдеу процестеріне әсері туралы мәселені қарастырды. Олар екі бөліктің бір-біріне жанасу аймағының бір беткі қабатына жылу үйкеліс күшінің тығыздығынан тұрады. Жылу қуаты шексіз жұқа байланыс қабатында шығарылады және жанасу аймағына жақын орналасқан жұқа қабатты еріту үшін жеткілікті. Балқытылған аймақтар жоғары жылдамдықпен салқындатылады, нәтижесінде қатты сұйытылған ерітінділер пайда болады. [28]-де Fe-X екілік металл жүйелеріндегі механохимиялық синтездің бастапқы сатысының кинетикасы (X = Ti, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Sn) берілген механикалық энергия мөлшерінің функциясы ретінде зерттелді. Зерттеліп жатқан жүйелердің мысалдарында МС-тің механизмі көрсетілген, Х-тің бастапқы компоненттерінің микро құрылымын тегістеу кезеңдері көрсетілген. Сонымен қатар, реагенттер құрылымын нақтылау Х компонентінің кристалдық фазасын, штамм қоспаларын және аралық және соңғы өнімдерді қалыптастыруға біртіндеп шығындалумен қатар жүреді. Осы кезеңдерде жүретін процестердің энергия шығымдылығы өлшенді. Фазалық құрылыстың жоғары энергиялық шығымдылығы бар қоспалар үшін (G> 0,25 моль ∙ MJ-1), яғни, X = Ti, Zr, Sn компоненттерінің күші аз болғанда, X фазасының шығындары мен Х-тің термиялық өнімдердің құрамына өтуі арасында дозаның едәуір кідірісі байқалады. Бұл кідіріс Fe атомдарының астық шекараларында Х атомдарының жиналуымен байланысты, ұлтаралық қабаттардың пайда болуы жүреді, содан кейін атомдардың ұлтаралық қабаттардан (қалыңдығы 6-7 атомдық монолайзерге дейін жетуі мүмкін) синтез өнімдерінің фазаларына ауысуы. Төмен кірістілік жағдайында (G <0,20 моль ∙ MJ-1), яғни, күшті және отқа төзімді Х = Nb, Ta, Mo, W үшін дән шекараларында жинақталмайды, қатты ерітінділердің түзілу механизмі (аралық фазаларсыз) жалғасады. [29]-те «ығысу араластыруының» бастапқы әсерін («диффузияны қажет етпейтін») және «аномалды диффузияның» гомогенизация ерітіндісіне қосатын үлесін бағалау нәтижелері келтірілген. Диффузиялық үдеудің механизмдері қарастырылады: деформация кезінде пайда болатын тепе-тең емес бос орындар; механикалық легирлеу процесінде қыздыру; астық және астық шекаралары бойындағы заттардың ағуы жоғарыда келтірілген бағалаулар диффузиялық үдеудің барлық белгілі тетіктері ондаған интератомиялық қашықтықтан атомды ығыстыруға әкелуі мүмкін екенін көрсетеді. жүктеу/скачать 3,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|