Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

ТВЕРДОФАЗНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТОВ В СПЛАВАХ Ni-Nb-B ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ

Мазлоева Р.Х. 1 Кубалова Л.М. 1
1 Северо-Осетинский государственный университет им. К.Л. Хетагурова

В данной работе проведено исследование сплавов Ni-Nb-B, полученных в результате высокоэнергети-ческого шарового помола смесей с различным соот-ношением компонентов. Предпосылкой для прове-дения исследования послужило то, что в настоящее время экспериментально и теоретически обоснованы процессы наноструктурирования металлов и сплавов под действием ударной деформации при механоакти-вации.

Механохимический синтез (МС) сплавов про-водили помолом смесей порошков никеля (99,99 %) с размером частиц 70-100 мкм, ниобия (99,96 %) с раз-мером частиц 100 мкм и аморфного бора (99,88 %). Помол проводился в атмосфере аргона в водоохлаж-даемой шаровой планетарной мельнице МАПФ-2М с контейнером и шарами, изготовленными из стали шХ-15. Химический анализ продуктов помола прово-дился методом рентгеновского микроанализа на рент-геновском микроанализаторе Comebax-microbeam с приставкой LINK-860 по характеристическим спек-трам К-серии (α и β) Ni, Nb. Содержание бора опре-делялось по разности металлов в составе. Сплавы исследовали методами рентгенодифракционного ана-лиза (ДРОН-4-07) на Cuka-излучении и дифференци-ально сканирующей калориметрии (ДСК) с нагревом 40о/мин в интервале 50–720 °С (Perkin Elmer DSC-7). Обработка дифрактограмм проводилась с помощью набора программ X-RAYS.

Рис. 1. Дифрактограммы сплава Ni75Nb12B13 после различной продолжительности МС: исходная смесь (а), 2 ч МС (б), 4 ч МС (в), 8 ч МС (г)

Рис. 2. Зависимость периода решетки ГЦК твердых растворов от содержания ниобия в сплавах Ni87-хNbхB13 и Ni100-хNbх

Установлено, что твердофазное взаимодействие в смесях Ni87-x NbxB13 (х = 7, 10, 12, 14) прохо-дит через стадию образования трехкомпонентных ГЦК твердых растворов Ni(Nb, B). Дифрактограммы сплавов всех составов после 2 ч МС содержат линии только одной кристаллической фазы с ГЦК решеткой. Типичная дифрактограмма такого твердого раствора приведена на рис. 1.

На рис. 2 показана зависимость периода решетки твердых растворов Ni(Nb, B) от содержания Nb. Мень-шие величины периодов решетки Ni(Nb,B) по сравне-нию с Ni(Nb), при одинаковом содержании в них Nb указывает, что В растворяется в Ni по типу замещения (rNi = 0,125 нм, rNb = 0,46 нм, rB = 0,087 нм).

При изучении структурно-фазовых превращений в процессе нагрева закаленного из жидкого состояния (ЗЖС) и МС сплавов в дифференциально-сканирую-щем калориметре наблюдались тепловые эффекты, связанные с изменением структуры метастабильных сплавов. На кривых ДСК (рисунок 3) отчетливо про-являются экзотермические пики, хотя сам характер и величины эффектов различны. Так, на кривой ДСК для ЗЖС сплава присутствует один экзотермический пик в узком температурном интервале 470-514 оС. T соответствует 490 оС и теплота превращения равнялась ΔНкр = – 5 Дж/г. Данный пик характеризует процесс кристаллизации аморфного сплава, которая протекает в одну стадию. По результатам рентгенофа-зового анализа образца после конечной температуры нагрева в калориметре 720 оС сплав содержал Ni(Nb) и две боридных фазы – Ni21NbB6 (τ) и Ni5NbB2 (z).

После изотермического отжига при 1000 оС, 1 ч порошка метастабильного сплава Ni75Nb12B в нем полностью произошел переход метастабиль-ных фаз в стабильные Ni(Nb), Ni21NbB и Ni3B, что соответствует положению сплава данного состава на фазовой диаграмме Ni-Nb-B. В то же время после изостатического горячего прессования при 1000 оС порошков механосинтезированного сплава со струк-турой пересыщенного твердого раствора Ni(Nb, В) в нем произошли структурные изменения, которые несопоставимы с тем, что наблюдаются при отжиге порошкового сплава при этой температуре.

Рис. 3. ДСК кривые сплавов Ni75Nb12B13 после ЗЖС (а) и после 2 ч МС (б)

Таким образом, при деформационном воздей-ствии на структуру нанокристаллического метаста-бильного твердого раствора Ni(Nb, В) происходит его частичный распад с выделением боридной τ – фазы Ni21NbB. Зарождение и рост этой фазы облегчен когерентностью связи ее кристаллической решетки с ГЦК решеткой матричной фазы твердого раствора, так как аτ = 3 аNi.


Библиографическая ссылка

Мазлоева Р.Х., Кубалова Л.М. ТВЕРДОФАЗНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТОВ В СПЛАВАХ Ni-Nb-B ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 9. – С. 69-70;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33214 (дата обращения: 26.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252