Фазовые и структурные превращения в алюминидах переходных металлов Fe, Co и Ni при механохимическом синтезе и механоактивации

• Автор: Третьяков, Кирилл Валентинович
• Шифр специальности: 02.00.21, 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные особенности равновесных диаграмм МеА1 Ме Бе, Со, 0

Система БеА

Система СоА1.

Система ИА.

1.2. Механохимический синтез как метод получения сплавов в неравновесном состоянии

Общие представления о механохимическом синтезе

Механоактивация

Механохимический синтез.

. Фазовый состав и структура сплавов МеА1 Ме Ре, Со и 0, полученных в

неравновесных условиях.
1.4. Заключение к литературному обзору.
II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Исходные материалы
2.2. Процесс механоактивации и мехаиохимического синтеза.
2.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия и термическая обработка
2.4. Методы анализа составов и структуры реакционных смесей
Рентгенографический анализ
Мессбауэровская спектроскопия.
III. ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ТВЕРДОФАЗНОЙ РЕАКЦИИ В СИСТЕМАХ
БеА, СоА1 и ИА.
3.1. Система БеА.
Механохимический синтез моноалюминида БеЛ из элементарных компонентов в мельницах с различной энергонапряженностью
Механохимический синтез БезА из смеси РеА1 и Бс
Механохимический синтез моноалюминида БеЛ из смеси БезА и А1
Механохимический синтез БегАз из смеси РеА1 и А1.
I
3.2. Система СоА1.
Структурное превращение Согпу Согцк при механоактивации
порошка Со.
Синтез твердых растворов на основе кобальта
Механохимический синтез моноалюминида кобальта.
Механохимический синтез сплава СозоАо из смеси СоА1 и Со
Механохимический синтез СогАЬ из смеси интерметаллида СоА1 и А1
Получение сплавов богатых алюминием методом закалки из расплава
3.3. Система А1.
Механохимический синтез моноалюминида никеля.
Механохимический синтез сплавов богатых никелем из моноалюминида А1иИ
Механохимический синтез моноалюминида А1 из упорядоченного интерметаллида И1зА1 и А1.
Структурное превращение гексагональной фазы ЭДгАЬ в кубическую
фазу В2 типа при механоактивации
Механохимический синтез моноалюминида ЬИА1 из гексагональной фазы А1зи
3.4. Обобщение результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Основные результаты работы докладывались на семинарах России и стран СНГ Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий МНТ VI, Обнинск июня г. МНТ VII, Обнинск июня г. МНТ VIII, Обнинск июня г. Ii i , i i i I , . Ii ii i i i , , , Ii i i ii vii, i, , международных симпозиумах Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах ОМА II Сочи сентября г. ОМА Сочи сентября г. ЛОМОНОСОВ Секция Химия, 9 апреля г. По теме диссертации опубликовано статей и тезисов докладов. Равновесные диаграммы состояния РеА1, приведенные в известных справочниках М. Хансена 1, М. Элиотта 2, К. Шанка 3, О. Кубашевского 4 и Масальского 5 рис. О
ат. Рис. Фазовая диаграмма системы Яе А1. В системе РеА1 возможно образование твердых растворов на основе ОЦК аТе с максимальной растворимостью алюминия в железе ат. ГЦК уРе с максимальной растворимостью алюминия 1. Растворимость Ре в А1 была по данным работ 6, 7 с использованием Мессбауэровской спектроскопии, а также по измерениям электрического сопротивления и оптической микроскопии. Результатами этих исследований установлено, что максимальная растворимость Ре в А1 в твердом состоянии составляет 0. С и заметно уменьшается с понижением температуры. Помимо твердых растворов в системе существуют пять стабильных фаз РезА1, РеА1, РеА, РегАБ и РеАЬ. В табл. РеА1. Таблица . Фаза Пространственная группа Периоды решетки, нм 8. Джмоль ат. РезА РшЗш ООз а0. РеА РшЗш В2 шЗш А2 а0. РеА Р1 а0. Ь0. РегА5 Сшсш а0. Ь0. РеА С2ш а1. Ь0. Интерметаллид РеАз образуется в результате перетектической реакции между РегАЬ и богатой алюминием жидкостью при С, а при 5С дает эвтектику табл. Фазы РезА и РеА1 образуются в результате превращений, протекающих в твердом растворе А1 в ОЦК Ре табл. Фаза РезА образуется при упорядочении ОЦК твердого раствора соответствующего состава. Фаза РеА1 образуется непосредственно при кристаллизации сплавов по перитектической реакции табл. С и имеет широкую область гомогенности рис. Как видно из рис. ОЦК Ре имеет большую протяженность на фазовой диаграмме 0 ат. А1, а его кубическая структура на протяжении всей концентрационной области постоянна происходит только перераспределение атомов А1 по подрешетке Ре. В рамках процессов упорядочения твердых растворов разного состава и образования упорядоченных фаз РезА тип ООз и РеА тип В2 интересно рассмотреть, как меняется структура сплава при изменении концентрации атомов А1 в ОЦК твердом растворе Ре. Структура этих упорядоченных растворов приведена на рис. Таблица . Реакции Состав, а г. Ь Ре2А Ы Ре2А . Ь РеА1з А1 . Ре2А1з Ре2А РеА . Ре0щс РеА1 . А1 0 0. Рис. А1. Элементарной ячейкой упорядоченной по типу ЕЮз фазы РезА является куб, сложенный из восьми объемноцентрированных кубических ячеек. Атомы железа занимают вершины всех малых кубов и центры чегырех из них рис. А1, поэтому элементарной ячейкой этой фазы является малый куб на рис. Изменение структуры твердого раствора при переходе от одной упорядоченной фазы РезА1 к другой РеА1 хорошо описываются схемой представленной на рис. X мае
э л а. С,1 г
А1, ат. Рис. Схема процессов упорядочения в сплавах системы РеА1. Как видно из схемы, представленной на рис. А1 атомы алюминия и в закаленных, и в отожженных образцах распределяются среднестатистически и занимают все четыре возможные положения я, Ь, с и I рис. В закаленных сплавах такое распределение атомов алюминия наблюдается и в концентрационном интервале ат. А1 рис. В отожженных образцах число атомов алюминия, занимающих положения а, с и с падает, при этом атомы А1 концентрируются в положении Ь, при составе ат. А1 занимая свыше этих положений рис. При растворении свыше ат. А1 атомы алюминия начинают занимать положение , при этом количество атомов алюминия в положениях а и с уменьшается практически до нуля. Упорядоченная по типу Р0з фаза РезА1 имеет ОЦК кристаллическую решетку с параметром вдвое большим, чем у моноалюминида РеА1 табл. Такая структура возникает в сплавах, содержащих ат. А1 после медленного охлаждения и длительного отжига 9. В работе методом закалки с последующим медленным охлаждением отжигом от температур 0 0С были получены сплавы с неупорядоченной и упорядоченной структурой.