Деформационно-индуцированное формирование твёрдых растворов внедрения и замещения в ОЦК и ГЦК сплавах на основе железа

• Автор: Мукосеев, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 137 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СПЛЛВООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

1.1. Способы механического легирования при низких температурах 8

1.1.1. Размол в шаровых мельницах

1.1.2. Импульсное воздействие

1.1.3. Деформация прокаткой.

1.1.4. Сдвиг под давлением

1.2. Структурные изменения и механизмы атомного массопереноса при холодной пластической деформации металлов и сплавов.

1.3. Растворение элементов внедрения и замещения в металлической матрице

при сильной пластической деформации.

1.4. Растворение частиц второй фазы при сильной пластической деформации.

1.4.1. Растворение интерметаллидов
1.4.2. Растворение карбидов.
1.5. Мссбауэровские исследования процессов механического легирования.
1.6. Цели и задачи исследования.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ ЙМТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Исследуемые материалы
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод Мссбауэровской спектроскопии
2.2.2. Рентгеноструктурный метод.
2.2.3. Магнитометрический метод.
2.2.4. Электронномикроскопический метод
2.2.5. Метод рентгеновского микроанализа
2.2.6. Методика деформирования сдвинем под давлением
Глава 3. ДЕФбРМАЦЙЬННОИНДУЦЙРбВАШО ОБРАЗОВАНИЕ
ТВРДЫХ РАСТВОРОВ ЗАМЕЩЕНИЯ ПРИ СДВИГЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
3.1. Деформационный синтез тврдого раствора из порошков
металлов и сплавов с ГЦК решткой.
3.2. Формирование тврдых растворов при деформировании порошков
металлов и сплавов с ОЦКрешткой.
3.3. Механическое легирование в смеси фаз с ГЦК и ОЦК рештками.
3.4. Механосинтез в гетерофазной смеси с нестабильной ОЦК компонентой.
3.5. Обсуждение экспериментальных данных.
Заключение к третьей главе
Глава 4 ФОРМИРОВАИЕ ТВРДЫХ РАСТВОРОВ ВНЕДРЕНИЯ ГЦК БеМС РАСТВОРЕНИЕ КАРБИДОВ В СПЛАВАХ С ГЦК СТРУКТУРОЙ
4.1. Деформационное растворение углерода в сплавах с ГЦКрешткой.
4.1.1. Растворение углерода в сплаве НЗ1 при сдвиге под давлением
4.1.2. Кинетика деформационного растворения углерода в сплаве Н
4.1.3. Растворение углерода в никеле.
4.2. Деформационное растворение цементита ГезС
4.2.1. Растворение карбида ГезС в сплаве Н.
4.2.2. Растворение карбида БезС в никеле.
4.3. Деформационное растворение специального карбида УС.
4.3.1. Растворение карбидов УС в сплаве НЗ6
4.3.2. Растворение карбида УС в никеле.
Заключение к четвртой главе
Глава 5. ФОРМИРОВАНИЕ ТВРДЫХ РАСТВОРОВ ВНЕДРЕНИЯ ОЦК БеС РАСТВОРЕНИЕ КАРБИДОВ В СПЛАВАХ С ОЦК СТРУКТУРОЙ
5.1. Мссбауэровский анализ тврдого раствора ГеС, синтезированного при холодной деформации сдвигом под давлением.
5.2. Деформационное растворе1ше цементита БезС различной морфологии в стали У
5.2.1. Исследование растворения цементита в процессе деформирования стали У.
5.2.2. Анализ деформационноиндуцированных фазовых переходов в стали У.
5.2.3. Упрочнение стали У при сдвиге под давлением.
Заключение к пятой главе
заюпощж
выв бдьп
ЛИТЕРАТУРА


Стакан приводится в движение (вращательно-поступательное, вибрационное и т. При этом в объёме, испытывающем соударение средств размола, ускоряются процессы массопереноса. В результате размола исходных компонентов происходит формирование нового сплава. У5оРе5о в зависимости от времени размола []. С течением времени пики, характерные для чистого ванадия и железа, переходят в новые, расположенные между соответствующими пиками чистых элементов. И к 0 часам размола формируется однофазный твёрдый раствор с ОЦК структурой, несмотря на то, что равновесной фазой при комнатной температуре является а-фаза, а полученная а-фаза высокотемпературная, существующая согласно фазовой диаграмме при температурах выше °С. Процесс сплавления зачастую проходит через поэтапное образование стабильных, метастабильных и неустойчивых фаз. Окончательным продуктом может быть как однородный по составу сплав, так и смесь нескольких фаз с различными составами. Синтезированный материал представляет собой высоко дисперсный порошок. Размер зёрен составляет от нескольких единиц до десятков нанометров. Используя данный метод синтезирования получают кристаллические твёрдые растворы замещения (например, Рс-№ [, ], Ре-8п [], Ре-Сг []), внедрения (Ре-И []), карбиды (РсзС, Рс7Сз [, ]), нитриды (ТНЧ [], Ре4И []), гидриды (ЫЬН []), интсрмстал-лиды (Л1А1 [], Л1зЛ []) и другие соединения; аморфные сплавы (Ре-С [], Ре-В [], Ре-У [], Т1Л1 []); пересыщенные твёрдые растворы взаимно нерастворимых элементов (Ре-Си [], Сс-Бп []). Шаровые мельницы также используют для получения нанок-ристаллических (НК) чистых металлов. Например, после часов размола порошка никеля удаётся достичь структуры с зерном нм, в алюминии - нм, палладии - 7 нм []. К достоинствам данного метода относят: возможность получения малого размера зерна после непродолжительного размола; широкий спектр получаемых материалов; большие объёмы синтезированного материала, что важно для практического применения. Из недостатков можно отметить: возможное значительное загрязнение от материала средств размола (до 5 ат. Ре и более []); взрывоопасность порошков (необходимы дополнительные меры предосторожности); в некоторых случаях длительность получения однородного по составу сплава (до ч. Рис. Дифрактограммы синтезированных порошков VFC в зависимости от времени размола в шаровой мельнице []. Рис. К []. При перечисленных обработках происходит однократное или многократно повторяющееся воздействие, направленное на ударное соприкосновение поверхностей образцов (или напылённого слоя с основным металлом) в результате которого происходит массоперенос атомов в месте контакта (границы раздела). Так в условиях ударного сжатия происходит ударная сварка деталей - падающий груз ударяет по приведённым в контакт предварительно нагретым до определённой температуры однородным или разнородным материалам. При ультразвуковой ударной обработке (УЗУО) боёк ударяется с ультразвуковой частотой об образец с напылённой поверхностью []. Число ударов в процессе нагружения 4-5 при общей длительности соударений 1-6 с. Глубина проникновения атомов при этом зависит от температуры обработки (см. Например, проникновение в железо атомов никеля, хрома при УЗУО приводит к образованию твёрдых растворов, а проникновение атомов углерода способствует образованию твёрдого раствора и карбидов железа []. Существенное влияние на массоперенос оказывает скорость пластической деформации, которая в зависимости от вида обработки изменяется от '1 (при ударной ультразвуковой) до 5 с"1 (при взрывной обработке). Это увеличивает скорость массопереноса на много порядков. Одновременно варьируя скорость, температуру, кратность приложения нагрузки, возможно достижение заданного профиля концентрации легирующей примеси в приповерхностном слое обрабатываемых изделий. Используя импульсные способы воздействия в приповерхностном слое получают: твёрдые растворы замещения (например, А1-Ре [], Си-Оа []), внедрения (Мо-С [], Бе-С, Ре-Ы []), карбиды (РезС[]), пересыщенные твёрдые растворы взаимно нерастворимых элементов (Си-С [], А1-Кг []).