Консолидация

Примечательным является также тот факт, что микротвердость образцов Ni, полученных методом консолидации ИПД, составила 8,60 0,17 ГПа. Данное значение является самым высоким значением микротвердости, упоминавшимся в литературе для нано-кристаллического Ni. [c.13]

Наноструктуры, полученные консолидацией порошков интенсивной пластической деформацией. Как уже отмечалось выше в 1.1, интенсивная пластическая деформация может быть также успешно использована для консолидации порошков. К настоящему времени выполнен целый ряд исследований, где, используя ИПД, были получены массивные наноструктурные образцы с высокой плотностью. При этом в качестве исходных порошков использовали порошки металлов [25-30,100,101], а также их смеси с керамикой [28-30, 100-102] при содержании последней не более 20 об. %. Было показано, что тип полученных наноструктур существенно зависит от размера исходных порошинок, который варьировался от нано- до микронных размеров, а также способа их получения. [c.47]

Рассмотрим некоторые примеры наноструктур в массивных образцах, полученных в результате консолидации порошков методами ИПД. Особое внимание будет уделено характеристикам исходных порошков. [c.47]

Рис. 1.32. Электронно-микроскопическая структура (а) и дифракционная картина [6) нанокристаллического Fe, полученного консолидацией ИПД частично окисленного порошка Fe

Рис. 1.36. Рентгенограмма сплава u-Ag, полученного консолидацией ИПД, после отжига при различных температурах. Пики, отмеченные звездочкой, являются артефактами, вызванными дифракцией от подложки

Исследования методом электронной микроскопии не выявили никакой пористости. Отсюда можно заключить, что Ni, полученный консолидацией порошка ИПД кручением, обладает плотно- [c.55]

Как показано в [100], рентгенограммы массивного образца Ni, полученного консолидацией методом ИПД измельченного в шаровой мельнице порошка, характеризуются уменьшением относи- [c.56]

В результате консолидации размер зерен-кристаллитов практически не меняется, хотя уровень микроискажений в направлении (111) несколько падает (табл. 1.3) [81]. Следует отметить, что из-за сильного ослабления интенсивности рентгеновских пиков (200) и (400) в результате ИПД кручением определить размер зерен и величину микроискажений кристаллической решетки в направлении (200) не представилось возможным. [c.58]

Консолидация ИПД измельченного порошка привела к некоторому изменению среднего параметра кристаллической решетки (табл. 1.4). [c.58]

Анализ рентгенограмм (рис. 1.39, табл. 1.2) показывает, что консолидация ИПД порошка Си, так же как и в рассмотренном выше случае Ni, приводит к росту отношения максимальных интенсивностей рентгеновских пиков (111) и (200), что можно объяснить различным уширением, влиянием кристаллографической текстуры, различной формой профиля рентгеновских пиков. [c.59]

В работах [13, 26] объемные наноструктурные образцы были получены консолидацией порошков после шарового размола, а также используя ИПД компактирование ультрадисперсных порошков, полученных плазмохимическим методом. Оба вида порошков были окислены и в результате после консолидации образцы содержали дисперсные частицы окислов с объемной долей 1-2%. Характерным для всех образцов, полученных из порошков, является значительное (200-300 градусов) повышение температуры начала роста зерен. [c.145]

Рассмотрим более подробно результаты исследования намагниченности насыщения и температуры Кюри в наноструктурном Ni, полученном ИПД консолидацией измельченного в шаровой мельнице порошка [260], где была сформирована наноструктура со средним размером зерен около 20 нм и сильными искажениями кристаллической решетки (см. 2.1). [c.155]

Чтобы выделить влияние процесса консолидации на изменение магнитных свойств наноструктурного Ni, исследовалась зави- [c.156]

Таким образом, консолидация наноструктурного Ni приводит к дополнительному значительному уменьшению стд и Тс по сравнению с измельченным в шаровой мельнице порошком, однако эта разница исчезает после высокотемпературного отжига при 723 К. Проведенные структурные исследования показали, что Ni как после измельчения в шаровой мельнице, так и после консолидации ИПД обладает наноструктурой с размером зерен около 20 нм. Тем не менее, эти состояния обладают различными магнитными свойствами. Как следует из анализа температурных зависимостей (Уа Т) для этих образцов (рис. 4.1 и 4.2), отношение намагниченностей образцов после измельчения в шаровой мельнице и отожженного при 1073 К равно 0,83. В то же время в случае наноструктурного Ni после ИПД это отношение только 0,7. Температуры Кюри этих образцов уменьшились на 13 К и 24 К соответственно. Таким образом, видно, что как намагниченность насыщения, так и температура Кюри этих образцов меньше, чем у хорошо отожженных образцов. Более того, в образце после ИПД эти изменения значительно больше. Все измерения выполнялись в аналогичных условиях. Таким образом, полученные результаты указывают на то, что обнаруженные значительные различия в магнитных характеристиках могут быть вызваны различиями в тонкой структуре, а также, возможно, в химическом составе образцов. [c.157]

Как известно [261], в процессе шарового измельчения может иметь место некоторое загрязнение образцов примесями из атмосферы и материала шаров. Например, показано [262], что во время обработки на воздухе кислород играет роль примеси и его растворение приводит к увеличению параметра решетки. В рассматриваемом случае также имело место увеличение параметра решетки [260]. Оно было максимальным в состоянии после измельчения в шаровой мельнице. Консолидация привела к уменьшению па- [c.157]

Уменьшение Ug и Тс нельзя связать только с размерным фактором, т. е. с малым размером зерен в структуре образцов. Как уже отмечалось ранее, размер зерен почти одинаков в состояниях после измельчения в шаровой мельнице и консолидации ИПД, однако их магнитные характеристики существенно отличаются. С другой стороны, для изучаемых образцов характерны значительные искажения кристаллической решетки, что удается наблюдать методом РСА [260] (см. также 2.1). Согласно оценкам [263], усредненное значение среднеквадратичных деформаций в образцах после шарового измельчения может достигать нескольких процентов. ИПД может приводить к еще более высоким значениям. В результате ситуация начинает напоминать ту, что имеет место вблизи ядра дислокации, а расположение атомов в теле зерен становится нестрого периодическим [12] (см. рис. 2.216). [c.158]

Следует отметить, что сохранение изменений в магнитных свойствах вплоть до температуры 873 К, обнаруженное в [260], отражает более высокую термостабильность при повышенных температурах наноструктурного Ni, полученного ИПД компактированием порошков, по сравнению с образцами, полученными интенсивной деформацией из массивных заготовок. Это, очевидно, связано с некоторым загрязнением порошков в процессе шарового размола и последующей консолидации. [c.158]

Диффузионные процессы в наноструктурных материалах, полученных консолидацией ультра дисперсных порошков, были объектом ряда исследований [279-281]. Полученные данные демонстрируют резкое ускорение диффузионных процессов в этих материалах, однако количественные оценки и интерпретация результатов весьма противоречивы. Предполагается, что это связано с сохранением некоторой остаточной пористости в образцах, а также нестабильностью их структуры в процессе диффузионных экспериментов. [c.166]

Полученные методами ИПД с использованием различных схем и методов (кручение под высоким давлением, РКУ-прессование, консолидация порошков) образцы позволили начать систематические исследования механических свойств на растяжение и сжатие во многих металлических материалах, включая промышленные сплавы [8, 37, 324 и др.]. Было продемонстрировано, что в полученных наноструктурных образцах могут наблюдаться очень высокие прочностные свойства. Более того, полученные материалы часто проявляют сверхпластичность при относительно низких температурах и могут демонстрировать высокоскоростную сверхпластичность [319, 326]. [c.183]

Создание мощного общества машиностроителей — осуществление давнишней мечты Ивана Ивановича о консолидации сил ученых, инженеров и специалистов-машиностроителей Он стоял у истоков этого объединения и фактически обеспечил создание общества машиностроителей. [c.80]

Решения уравнений механики насыщенных пористых сред, их обсуждения применительно к различным процессам и соответствующую библиографию можно найти в уже упоминавшихся книгах [20, 24], где изложены линейная теория распространения возмущений в средах с прочностью, вопросы нелинейной теории стационарных волн конечног интенсивности в мягких средах (без эффектов прочности), теория фильтрационной консолидации и обширный материал по ynpyroiiy режиму фильтрации. [c.245]

К настоящему времени разработано несколько методов получения таких материалов. Большинство из них включает компак-тирование порощков, которые, однако, получают разными способами. Среди них ультрадисперсные порошки, полученные газовой конденсацией в атмосфере инертного газа [1, 5] или плазмохимическим методом [5], аэрозольным [6] и химическим синтезом [7], а также измельчением порошков в шаровой мельнице [2, 13] и др. Некоторые из этих методов были успешно использованы для создания объемных наноструктурных материалов. Это прежде всего газовая конденсация с последующим компактированием [1] и обработка порошков в шаровой мельнице с последующей консолидацией [2, 13]. Данные методы явились основой многочисленных исследований структуры и свойств нанокристаллических и нано-фазных материалов. Вместе с тем до сих пор существуют проблемы в развитии этих методов, связанные с сохранением некоторой остаточной пористости при компактировании, загрязнением образцов при подготовке порошков или их консолидации, увеличением геометрических размеров получаемых образцов, практическим использованием данных методов. [c.6]

В металлокерамических композитах применение метода ИПД также приводит к формированию наноструктур. В частности, одним из способов получения композитов является консолидация металлических и керамических порошков по схеме деформации кручением. Недавно в работе [29] подробно исследовали типы наноструктур, полученных консолидацией ИПД микронных порошков Си и А1 и нанопорошков Si02 и AI2O3. При этом были получены объемные образцы нанокомпозитов, имеющие средний размер зерен 60 нм в Си образцах и 200 нм в А1 образцах и плотность выше 98 %. [c.30]

Методом РСА установлено, что фазовый состав сконсолидиро-ванного массивного образца и исходного порошка различаются. Уменьшение интенсивности пиков, соответствующих Рез04 и FeO, так же как и увеличение параметра решетки Fe от 2,860 А до 2,865А, свидетельствуют о частичном растворении окислов. Микротвердость полученного образца Fe чрезвычайно высока (4500 МПа). Эти и многие другие результаты [66] показывают, что во время консолидации ИПД может происходить полное или частичное растворение частиц второй фазы. В результате формируется пересыщенный твердый раствор, что приводит к очень высокой твердости. [c.49]

В работе [69] методом РСА исследовано влияние степени ИПД кручением на формирование твердого раствора в несмешиваемых системах Fe- u и Fe-Bi при консолидации интенсивной деформацией порошков Fe, Си и Bi. Исследование фазового состояния и параметров решетки позволило установить, что при степенях ИПД вплоть до 6,4 в сплаве Fe-20 ат. %Си формируется смесь двух неравновесных неоднородных твердых растворов на основе ОЦК Fe и ГЦК Си. Методом просвечивающей электронной микроскопии установлено, что распределение зерен по размерам носит бимодальный характер с максимумами, соответствующими 15 нм и 40 нм. Увеличение степени ИПД до значения 7,2 в данном сплаве привело к формированию пересыщенного неоднородного твердого раствора Си в Fe с одномодальным распределением зерен по размерам. Средний размер зерен составил 10 нм. [c.49]

Металлические и керамические порошки. В работе [102] исследовано формирование наноструктур при консолидации порошков Ni и керамики. Порошок N1(99,85%) получали методом газовой атомизации (размер порошинок бмкм), а аморфный нанопорошок Si02 со средним размером частиц 4,4 нм методом испарения-конденсации [104]. Для удаления поглощенных паров [c.49]

Рис. 1.33. Светло- (а) и темнопольные 6) изображения структуры наноструктурного композита Ni-3o6.%Si02, полученного консолидацией ИПД

Рис. 1.35. Типичные электронномикроскопические фотографии структуры образца Си-50 Be .%Ag, полученного ИПД консолидацией порошка после шарового размола. Светлопольное изображение (а) дифракционная картина (6)-темнопольное изображение (в).

Аналогичную структуру наблюдали после ИПД консолидации Си и А1 порошков с керамическими частицами в работах [28-30]. Было показано, что сконсолидирован-ные ИПД нанокомпозиты на основе исходных наночастиц Си (50-70 нм) и Л1 (50-60 нм) имеют размер зерен матрицы соответственно 20 нм и 25 нм при использовании давления 8 ГПа, а на основе исходных микронных порошков Си (20мкм) и А1(50мкм) — размер зерен 150-300 нм при давлении 1,5 ГПа и 60 нм при давлении 6 ГПа. [c.52]

Наноструктурные порошки после шарового размола. Шаровой размол является широко известным методом получения наноструктур в порошковых материалах. Однако до сих пор нерешенной проблемой является ком-пактирование таких наноструктурных порошков с достижением полной плотности вследствие их высокой твердости и низкой термостабильности [25]. В этой связи большой интерес представляет успешная ИПД консолидация порошков ряда чистых металлов и сплавов, подвергнутых шаровому размолу [25-27,100]. [c.52]

В работе [27] исследовали сплав Си-50 вес. %Ag, подвергнутый измельчению в шаровой мельнице с последующей консолидацией ИПД кручением. Была достигнута полная плотность образцов, но на светлопольных электронно-микроскопических изображениях (рис. 1.35а) не было выявлено никакой зеренной структуры. Наблюдаемый контраст подобен тому, что характерен для аморфной структуры. На дифракционной картине (рис. 1.35б") видно широкое интенсивное дифракционное кольцо, отражающее формирование сильноискаженной кристаллической решетки и уль-традисперсной структуры. Последняя была выявлена только на темнопольном изображении (рис. 1.35в), где видны фрагменты структуры со средним размером 15 нм. [c.53]

Другой интересной особенностью является значительное уши-рение рентгеновских пиков в данных образцах. Значения полуширины рентгеновских пиков для сконсолидированного образца Ni выше, чем для исходного порошка. Это в первую очередь обусловлено увеличением упругих микроискажений кристаллической решетки в процессе консолидации порошка, а не измельчением зерен. Уменьшение полуширины рентгеновских пиков при низкотемпературном отжиге сконсолидированного образца Ni, когда размер зерна все еще остается неизменным, подтвердило этот факт. С другой стороны, наблюдаемое различное уширение рентгеновских пиков может быть связано с развитием различной дефектной структуры в зернах, принадлежаших различным текстурным компонентам, а также формированием кристаллографической текстуры. [c.57]

Близкие результаты были получены при исследовании Си, полученной ИПД консолидацией порошков после шарового размола [81]. Было показано, что рентгенограмма порошка Си, подвергнутого измельчению в шаровой мельнице в течение 100 ч (рис. 1.396 ), представляет собой набор характерных для исходного Си порошка рентгеновских пиков (рис. 1.39а). В то же время относительная интенсивность рентгеновских пиков сушественно отличается (табл. 1.2). Обращает на себя внимание существенное уменьшение относительной максимальной интенсивности всех рентгеновских пиков по сравнению с рентгеновским пиком (111). Все пики на рентгенограммах порошка Си, измельченного в шаровой мельнице в течение 100 ч (рис. 1.395), и массивного образца Си, сконсолидированного из этого порошка ИПД кручением под высоким давлением (рис. 1.39в), характеризуются значительным уширением. [c.57]

По данным, полученным от рентгеновских пиков (111) и (222), величина параметра Дебая-Уоллера в порошке, измельчавшемся в течение 100 ч, равна 0,66 0,06 А , а после консолидации ИПД — 1,31 0,05 А [81]. Последний результат близок к данным для Си, полученной ИПД массивных заготовок, где усредненное значение [c.58]

Полученные результаты свидетельствуют, что в целом наноструктурные состояния Си и Ni, полученные консолидацией порошков ИПД кручением, имеют ряд выраженных особенностей. На рентгенограммах, соответствующих данным состояниям, наблюдается лишь один интенсивный рентгеновский пик (111). Среди рассмотренных выше случаев наноструктура, полученная консолидацией порошка ИПД, характеризуется минимальным средним размером зерен, максимальными микроискажениями кристаллической решетки, максимальным значением параметра Дебая-Уоллера. Данное состояние приближается к нано-псевдо-аморфному состоянию, модель которого будет рассмотрена в 2.2. [c.59]

Таким образом, представленные выше результаты свидетельствуют о том, что за счет консолидации порошков (металлических или в смеси с керамикой) ИПД кручением можно получать массивные образцы с нанокристаллической структурой и плотностью, близкой к 100%. Получаемый средний размер зерен (50-80 нм) значительно меньше того, что получается в случае ИПД монолитных образцов. ИПД консолидация может быть также использована для компактирования порошков, подвергнутых шаровому размолу. В этом случае образцы имеют наиболее малый размер зерен (примерно 15 20 нм) и их кристаллическая решетка весьма искажена, что характерно для нано-псевдоаморфного состояния. [c.59]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...