Корчагин М.А.1, Дитенберг И.А.2, 3, Денисов К.И.2, 3,Тюменцев А.Н.2, 3

В ПОРОШКАХ МЕТАЛЛОВ И КОМПОЗИТАХ НА ИХ ОСНОВЕ

МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ КАК СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОДЕФЕКТНЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ

1Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия 2Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия 3Томский государственный университет, Томск, Россия

[e-mail]

Проведено обобщение результатов структурной аттестации и измерения па- раметров микротвердости порошков чистых металлов (Cu, Nb, Ta) и механокомпо- зитов (Nb+Al, Cu+Al, Ti+Al) после механической активации в энергонапряженных планетарных шаровых мельницах.

Показано, что при механической активации в указанных материалах форми- руются высокодефектные структурные состояния, характеризуемые высокой плот- ностью дисклинаций в объеме и на границах субмикро- или нанокристаллов. Уста- новлено, что параметры этих состояний, такие как размеры зеренно-субзеренной структуры, значения кривизны кристаллической решетки, величины локальных внутренних напряжений и их градиентов существенным образом зависят от релак- сационной способности и прочностных свойств материалов.

В процессе детального электронномикроскопического анализа дискретных и непрерывных разориентировок обнаружены двухуровневые структурные состоя- ния - нанозерна размерами от 50 до 100 нм, содержащие субзерна размерами около 20 и менее нанометров с малоугловыми границами разориентации, значениями уп- ругой кривизны кристаллической решетки cij» (100–200) град/мкм, ротора или градиентов кривизны ¶cij/¶r > 100 мкм-2 и высокими (до нескольких Е мкм-1) ло- кальными градиентами (моментами) напряжений.

В смесях порошков после достижения определенных величин пластической деформации, отличных для каждой системы, обнаружена активизация процесса синтеза интерметаллидных соединений, объемная доля которых увеличивается с продолжением механической активации.

Результаты измерения параметров микротвердости свидетельствуют о том, что процессы трансформации микроструктуры при механической активации со- провождаются интенсивным упрочнением как чистых металлов, так и композит- ных систем. Проведено сопоставление параметров микротвердости и особенностей микроструктуры изучаемых в работе материалов на разных этапах деформацион- ного воздействия. Обсуждаются возможные механизмы упрочнения.

Рассмотрены и обобщены механизмы пластической деформации, фрагмента- ции и переориентации кристаллической решетки, обеспечивающие в процессе ме- ханической активации формирование и эволюцию указанных выше высокодефект- ных структурных состояний. Обсуждается влияние изменения параметров этих со- стояний на реакционную способность компонентов смесевых систем, особенности аномального массопереноса и твердофазного механического сплавления.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президен- та РФ (МК-85.2011.8) и междисциплинарного интеграционного проекта фунда- ментальных исследований СО РАН № 72. Исследования проведены с использовани- ем оборудования Томского материаловедческого центра коллективного пользова- ния ТГУ.

Дата добавления: 2017-01-14