Механизмы формирования структуры, фазового состава и свойств наносистем на основе железа при механоактивации в органических средах

• Автор: Ломаева, Светлана Федоровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 334 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ (литературный обзор)

1.1 Модельные представления о процессе механической активации в металлических системах

1.1.1 Кинетика и механизмы механического сплавления

1.1.2. Модели формирования нанокристаллического состояния при

интенсивной-пластической деформации

1.1.3 Предел измельчения зерна при интенсивной пластической деформации

1.1.4 Тепловые эффекты при механоактивации

1.1.5 Предельные размеры частиц, получаемых при механическом измельчении
1.2 Взаимодействие металлов с органическими веществами в условиях
механических нагрузок
1.2.1 Влияние органической среды на прочность, пластичность и дисперсность металлов
1.2.2 Превращение органических веществ под действием механических нагрузок
1.2.3 Влияние органической среды на фазовый состав измельчаемых металлов
1.2.4 Влияние водорода и кислорода, как продуктов деструкции органической среды, на фазовые превращения в системах на основе Fe
1.3 Каталитическое разложение углеводородов на железе. Углеродные
нанонити, капсулированные частицы
1.4 Выводы
Глава 2, МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
РАЗРАБОТАННЫЕ МЕТОДИКИ
2.1. Объекты и методы исследования
2.1.1. Шаровые планетарные мельницы, принцип работы
2.1.2. Режимы получения порошков, материалы, среды
2.1.3. Методы исследования и использованные режимы

2.2. Оценка применимости методов анализа поверхности к исследованию порошков, механоактивированных в органических средах
2.3. Методика определения толщины оксидных слоев на наноструктурных материалах с использованием РФЭС
2.3.1. Модельные представления
2.3.2. Результаты
2.4. Использование атомной силовой микроскопии для исследования формы и размеров частиц, структурно-фазового состояния поверхности
2.4.1. Основы метода АСМ
2.4.2. Способы крепления частиц, определение их формы, размеров и морфологии поверхности
2.4.3. АСМ-исследования высокодисперсных порошков на основе железа. Сравнение с результатами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции
2.5. АСМ-исследования поверхностных слоев нанокристаллических и аморфных сплавов на основе железа с использованием химического травления
2.5.1. Исследование распределений размеров зерен по поверхности и глубине образца
2.5.2. Возможности использования селективного химического травления в АСМ-исследованиях аморфных сплавов
2.6. Возможности АСМ в исследовании структурных особенностей сталей и

сплавов
2.6.1. Возможности АСМ в исследовании структурных особенностей на примере углеродистых сталей. Сравнение с электронной микроскопией
2.6.2. Возможности АСМ в исследовании концентрационных неоднородностей в сплавах. Сравнение с электронной микроскопией
2.7. Выводы
Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ СТУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТАВА И
ДИСПЕРСНОСТИ ПРИ МЕХАНОАКТИВАЦИИ ЖЕЛЕЗА В ОРГАНИЧЕСКИХ
СРЕДАХ
3.1. Механоактивация системы железо- графит (литературные данные)
3.1.1. Диаграмма состояния системы Ре-С

3.1.2. Особенности механического сплавления в системе железо-графит
3.2. Механоактивация железа в углеводородных средах
3.2.1. Структурно-фазовые превращения при механоактивации железа в гептане в зависимости от времени
3.2.2. Влияние типа углеводородной среды на структурно-фазовые превращения в железе при механоактивации
3.2.3. Структурно-фазовые превращения в порошках, полученных механоактивацией железа в углеводородных средах при отжигах
3.2.4. Термическая стабильность нанокомпозитных систем Ре+ЕезС, полученных механоактивацией в углеводородных средах
3.3. Механоактивация железа в кислородсодержащих органических средах
3.3.1. Структурно-фазовые превращения при механоактивации железа в растворе (0.3 масс.%) олеиновой кислоты в гептане в зависимости от времени
3.3.2. Структурно-фазовые превращения в порошках, полученных механоактивацией железа в присутствии олеиновой кислоты при отжигах.
3.3.3. Строение поверхностных слоев порошков железа, полученных механоактивацией в гептане и в присутствии олеиновой кислоты
3.3.4. Влияние концентрации добавок ПАВ на структурно-фазовый состав полученных порошков
3.3.5. Влияние функциональности кислородсодержащих добавок на процессы фазообразования
3.4. Изменения структурно - фазового состава порошков железа в процессе механоактивации в воде
3.5. Механоактивация железа в кремнийсодержащих органических средах
3.6. Выводы
Глава 4. ФОРМИРОВАНИЕ СТУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТАВА И
ДИСПЕРСНОСТИ ПРИ МЕХАНО АКТИВАЦИИ СИСТЕМЫ 1;е-31 В
ОРГАНИЧЕСКИХ СРЕДАХ
4.1. Система Ее-БьС (литературные данные)
4.2. Дисперсность, структура, фазовые превращения при механоактивации сплава Ре8о§12о в жидких органических средах
4.3. Структура и магнитные свойства механосинтезированного силикокарбида

Автор отмечает, что, несмотря на то, что его модель основана на концепции в соответствии с которой минимальный размер зерен, возможный при размоле, является результатом баланса между дислокационной структурой,
образовавшейся вследствие интенсивной пластической деформации и возвратом, во время размола могут быть активизированы и другие процессы, такие, как динамическая рекристаллизация и двойникование, которые в работе не учитываются.
Чувельдиевым с соавторами в [96] обобщены результаты экспериментальных исследований по деформационному диспергированию чистых металлов и сплавов на основе магния и алюминия, а также предложена модель для вычисления минимального размера зерна, который может быть получен методом равноканального углового прессования. Основа модели заключается в том, что формирующиеся на границах дефекты, в первую очередь, стыковые дисклинации, создают в зернах мощные поля внутренних напряжений, вызывающие аккомодационное внутризеренное движение дислокаций, которое при больших пластических деформациях приобретает коллективный характер. Для описания используются представления о зарождении и движении через кристалл дефектов особого типа - оборванных дислокационных границ, которые, пересекаясь друг с другом, постепенно фрагментируют кристалл. В условиях развитой пластической деформации фрагментация может оказаться не единственным
аккомадационным процессом. Вследствие развития диффузионной аккомодации
стыковых дисклинации появляется предел деформационного измельчения зерна, который не может быть уменьшен при заданных условиях (скорость и температура деформирования) пластического деформирования материала. Величина этого предельного размера , зависящая от природы материала и температуры интенсивной пластической деформации, определяется выражением
Q, kJ/mol
Рис. 1.1.-7. Зависимости нормализованного минимального размера зерна различных металлов от энергии активации для
самодиффузии Q (а), и температуры
плавления Тт (б) [98]