Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

1 1
1

Механохимия изучает химические и физико-химические превращения вещества при деформационных воздействиях. Механохимические превращения обусловлены переходом вещества в метастабильное химически активное состояние, а также интенсификацией массопереноса в результате поглощения механической энергии. Одна из причин химической активации твердых тел при деформационном воздействии, трении и разрушении заключается в возникновении колебательно -и электронно-возбужденных состояний межатомных связей, механически напряженных и разорванных связей, в том числе различных структурных дефектов.

Рост интереса к нанокристаллическим материалам стимулировал всплеск активности к их исследованию. Значительное место при этом приобретают нетрадиционные способы получения таких материалов, к числу которых может быть отнесен метод механического сплавления (МС), основанный на применении шарового помола смеси индивидуальных компонентов, входящих в состав. Особое место в ряду нанокристаллических твердых растворов занимают сплавы на основе триады железа (Fe, Co, Ni) с элементами внедрения, такими как углерод, азот, бор. Для практического использования такие твердые растворы можно рассматривать как прекурсоры для дисперсно-упрочненных нанокомпозитов, когда в процессе последующих термообработок следует ожидать выделения из них упрочняющих фаз в виде карбидов, нитридов, боридов в нанокристаллических матрицах сплавов.

К настоящему времени экспериментально показана и научно обоснована роль динамической деформации при шаровом помоле на формирование наноструктуры металлических сплавов [1-3]. К числу публикаций обзорного характера, где систематизированы экспериментальные результаты по механосинтезированным материалам относится обзор [4]. В нем сгруппированы экспериментальные данные по системам, в которых образуются пересыщенные твердые растворы с увеличенной по сравнению с равновесной концентрацией растворенного компонента, приводятся системы, в которых наблюдаются протяженные области аморфизации; системы, где были получены квазикристаллы, некоторые метастабильные фазы с индивидуальной структурой и, наконец, стабильные фазы и соединения. Автор приводит ряд концептуальных трактовок природы и механизма образования тех или иных фаз, обращает внимание на противоречивость некоторых результатов, полученных разными авторами, и отмечает, что различия в публикуемых результатах связаны с несопоставимыми деформационно-температурными условиями в процессах фазообразования.

Химическое взаимодействие между компонентами смеси при МС является неравновесным процессом, в результате чего чаще всего образуются метастабильные фазы. В последнее время опубликован ряд работ по изучению сплавов в системах Me-B (Me-Ni,Co,Fe), где для синтеза сплавов применен метод механического сплавления, основанный на шаровом помоле смесей индивидуальных компонентов.

Исследования механосинтезированных сплавов показали, что в этих системах под действием деформационной обработки смесей компонентов образуются преимущественно соединения металлов с бором. Лишь в системе Fe-B были получены твердые растворы Fe(B) с предельной концентрацией до 4ат.% В.

Исследования влияния тугоплавких металлов (Ме) на структуру сплавов Со-В и Ni-B, полученных методом закалки из жидкого состояния, показали, что склонность к образованию метастабильных фаз существенно зависит от содержания Ме и В. Взаимное их влияние проявляется в структуре образующейся матричной фазы, которая является аморфной, либо пересыщенным твердым раствором Ме и В в Ni. В системах Ni-Nb-B и Ni-Mo-В согласно равновесным диаграммам состояния существуют протяженные области ГЦК твердых растворов Ni(Nb) и Ni(Mo) (до 8 ат % Nb и 13.5 ат % Мо). При МС смесей Ni-Nb и Ni-Mo были получены твердые растворы с существенно большим содержанием Nb и Мо вплоть до 25-27 ат.%. Структура конечного продукта МС в системах Ni-Nb-B и Ni-Mo-B будет определяться конкурентными параметрами парных взаимодействий Ni-Nb, Ni-Mo, Ni –B, Mo-B, Nb-B [4].