4_2020_s_11

Название статьи ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНОКОМПОЗИТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЛЕГКОПЛАВКИЕ КОМПОНЕНТЫ, НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ И ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ
Авторы

В.И. ЖОРНИК, д-р техн. наук, проф., начальник отделения технологий машиностроения и металлургии — заведующий лабораторией наноструктурных и сверхтвердых материалов, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь,Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра."> Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.А. КОВАЛЕВА, старший научный сотрудник, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Год 2020 номер журнала 4 Страницы

77–84
Тип статьи Научная статья Индекс УДК 621.762.2 Индекс ББК  
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2020-4-53-77-84
Аннотация Методом рентгеноструктурного анализа (РСА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) проведена оценка энергетического состояния композитов, полученных механическим сплавлением (МС) порошковых смесей Сu-Sn и Fe-Ga при высокоэнергетической обработке в планетарной шаровой мельнице. Показано, что при механической обработке общее количество аккумулированной энергии может достигать 80 % от энтальпии плавления композита. Наибольший вклад в структурно-фазовые превращения вносят энергии упругих деформаций и границы зерен. Полученные данные РСА согласуются с данными ДСК. Для механокомпозита состава Сu20Sn установлено три эндотермических эффекта при температурах 507, 792 и 905–1085 °С, величина тепловых эффектов которых значительно снижена (до 0,79, 16,29 и 36 Дж/г соответственно) относительно сплава аналогичного состава, полученного металлургическим путем. Исходя из энергетического состояния механокомпозитов, предложены следующие критерии оценки наиболее вероятных процессов структурно-фазовых превращений: при ΔEε << ΔEs активируется структура композита; при ΔEε ≈ ΔEs формируются новые фазы (твердые растворы, интерметаллиды); при ΔEε > ΔEs реализуются процессы упорядочения структуры. Снижение значений энергии упругих деформаций ΔEε при длительном МС может указывать на усиление роли диффузионных процессов и образование упорядоченных структур, что будет способствовать повышению термической стабильности границ зерен. Согласно этим критериям для получения упрочненных механокомпозитов состава Сu-Sn доза введенной механической энергии должна соответствовать условиям: D ≥ 3,4 кДж/г — для механокомпозитов Cu-Sn; D ≥ 37,8 кДж/г — для механокомпозитов Fe-Ga.
Ключевые слова механокомпозиты, механическое сплавление, энергетическое состояние, дифференциальная сканирующая калориметрия, рентгеноструктурный анализ, бронза, структорно-фазовые превращения,
термическая стабильность
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Аввакумов, Е.Г. Механические методы активации химических процессов / Е.Г. Аввакумов // Новосибирск: Наука, 1986. — 302 c.
  2. Анчаров, А.И. Механокомпозиты — прекурсоры для создания материалов с новыми свойствами / А.И. Анчаров; ред.: О.И. Ломовский // Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. — 424 с.
  3. Bakker, H. Mechanically driven disorder and phase transformations in alloys / Н. Bakker, G.F. Zhou, H. Yang // Progr. Mater. Sci. — 1995. — Vol. 39. — Pр. 159–241.
  4. Русанов, А.И. Термодинамические основы механохимии / А.И. Русанов. — М.: Наука, 2006. — 224 с.
  5. Богатырева, Е.В. Прогнозирование эффективности предварительной механоактивации лопаритового концентрата с применением рентгеноструктурного анализа / Е.В. Богатырева, А.Г. Ермилов, О.В. Хохлова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Обогащение полезных ископаемых. — 2013. — № 4. — С. 166–172.
  6. Ковалева, С.А. Применение рентгеноструктурного анализа для оценки энергетического состояния механокомпозитов на основе железа и меди / С.А. Ковалева, В.И. Жорник, П.А. Витязь // Порошковая металлургия: Инженерия поверхности. Новые порошковые композиционные материалы. Сварка: сб. докл. 11-го междунар. симп., Минск, 10–12 апр. 2019 г. / Нац. акад. наук. Беларуси [и др.]; редкол.: А.Ф. Ильющенко (гл. ред.) [и др.]. – Минск: Беларус. навука, 2019. — С. 498–515.
  7. Мартынюк, М.М. Роль испарения и кипения жидкого металла в процессе взрыва проводников / М.М. Мартынюк // Журнал технической физики. — 1974. — Т. 44, № 6. — С. 1262–1270.
  8. Вертман, А.А. Строение и свойства жидких металлов / А.А. Вертман, А.М. Самарин. — М.: Изд-во АН СССР. — 1960. — 350 с.
  9. Balzar, D. Voigt-Function Modeling in Fourier Analysis of Sizeand Strain-Broadened X-Ray Diffraction Peaks / D. Balzar, H. Ledbetter // J Appl Crystallogr. — 1993. — Vol. 26, Iss. 1. — Рр. 97–103. — DOI: https://doi.org/10.1107/S0021889892008987.
  10. Алексеев, Д.Б. Процессы плавления нанокластеров Cu на поверхности меди (100) / Д.Б. Алексеев, A.M. Салецкий, О.В. Степанюк // Вестн. Московского ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. — 2008. — № 2. — С. 54–57.
  11. Ковба, Л.М. Рентгенофазовый анализ / Л.М. Ковба, В.К. Трунов. — М.: МГУ, 1976. — 232 с.
  12. Кинетика фазообразования порошковых композитов системы Fe–Ga при механохимическом сплавлении / П.А. Витязь [и др.] // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-техн. навук. — 2012. — № 1. — С. 5–11.
  13. Влияние режимов механоактивации на структуру и свойства порошков-прекурсоров системы «медь – олово» и сплавов, спеченных на их основе / П.А. Витязь [и др.] // Вестн. Витебского
    гос. технологич. ун-та. — 2014. — № 1(26). — С. 110–120.
  14. Диагностика нанопорошков и наноматериалов: учебное пособие / А.П. Ильин. — Томск: Изд-во Томского политехнич. ун-та, 2008. — 249 с.
  15. Исследование свойств порошка бронзы с применением метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) / Д.С. Асанова [и др.] // сб. науч. тр. XVIII Междунар. науч.-техн. конф. «Уральская школа-семинар металловедов — молодых ученых» / Уральский федерал. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. — Екатеринбург, 2017. — С. 161–165.
  16. Furtauer, S. The Cu-Sn phase diagram, Part I: New experimental results / S. Furtauer, D. Li, D. Cupid, H. Flandorfer // Intermetallics. — 2013. — Vol. 34. — Pр. 142–147.
  17. Stockdale, D. The alpha-phase boundary in the copper-tin system / D. Stockdale // J. Inst. Metals. — 1925. — Vol, 34. — Рр. 111–124.