ИСТИНА

Актуальность темы. Алюминиды переходных металлов Ni – Al, Co – Al и Fe – Al привлекают внимание благодаря сочетанию таких свойств, как высокая температура плавления, низкая плотность, высокая коррозионная стойкость, прочность и жаропрочность. Эти свойства определяются электронным строением и силами химической связи между компонентами. В равновесном состоянии этим интерметаллидам свойственна высокая хрупкость. Улучшение физико-механических свойств сплавов на основе интерметаллидов в основном было направлено на создание микрокристаллической структуры. Известно несколько перспективных способов увеличения пластичности сплавов на основе интерметаллидов: а) получение интерметаллидов в нанокристаллическом состоянии, когда суммарный объем пластичных межзеренных границ соизмерим с объемом нанокристаллов; б) создание дуплексных структур, в которых в качестве матрицы выступает твердый раствор на основе переходного металла, а в качестве упрочняющей фазы – интерметаллид этой же системы. Обе эти задачи могут быть решены при использовании такого метода, как метод механохимического синтеза (МС) и/или механоактивации (МА). Методы МС и МА позволяют изменять структуру при постоянном составе, концентрационные и температурные области существования интерметаллидов и создают условия для образования новых метастабильных фаз. Механохимический метод позволяет также получать сплавы в нанокристаллическом состоянии. Цель работы: изучение структурных переходов при МС сплавов систем Fe-Al, Co-Al и Ni-Al для выявления роли термодинамических и кинетических параметров этих процессов, а также влияния кристаллической структуры переходных элементов на формирование однотипных алюминидов разных систем. Научная новизна работы. Впервые методом МС были получены двухкомпонентные сплавы системы Co-Al в широком концентрационном диапазоне, идентифицирован их фазовый состав и структура. Впервые экспериментально показана возможность фазовых переходов из одной равновесной фазы (упорядоченный интерметаллид) в другую фазу этой системы при проведении МС в смесях «интерметаллид – Ме», где Ме – является одним из компонентов системы. В частности, изучены фазовые переходы упорядоченных двойных интерметаллидов со структурой типа CsCl (B2) в интерметаллиды с другими кристаллическими структурами – ГЦК (L12) (для Ni3Al, Co3Al и Fe2Al) и кубической типа D03 (для Fe3Al). Впервые однозначно показано, что структурный переход гексагонального алюминида Ni2Al3 в кубическую модификацию под действием деформации происходит за счет смещения атомов Ni. При МС твердых растворов Co(Al) показано, что обратимое полиморфное превращение CoГПУ ↔ CoГЦК, как при помоле чистого кобальта, так и в присутствии Al, связано с увеличением вероятности образования дефектов упаковки (ДУ) в ГПУ модификации. При этом Al стабилизирует ГЦК модификацию за счет образования твердого раствора Co(Al), в результате чего обратный переход ГЦК ГПУ становится невозможным. Впервые выявлено образование метастабильной фазы Co3Al (тип L12), которая образуется после нагрева механосинтезированных сплавов, содержащих 10ат.%Al. Показано, что образующиеся при МС фазы во всех изученных системах характеризуются наноразмерной шкалой (~5-18 нм). Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют прогнозировать образование метастабильных и стабильных фаз в изученных системах при использовании методов МС и МА. Регулируя продолжительность механической обработки, можно синтезировать интерметаллиды с заранее заданными характеристиками. Методом МС могут быть синтезированы твердые растворы, соответствующие по составу как интерметаллидам, так и их смесям. Такие твердые растворы, обладая высокой пластичностью, могут быть подвержены компактированию для придания изделиям необходимой формы. Возможность образования на промежуточных стадиях МС интерметаллидов, упорядоченных по типу В2, в матрице твердого раствора создает перспективу использования этих сплавов для получения изделий, в которых моноалюминиды будут являться упрочняющей фазой. Изучение процессов механического легирования интерметаллидов одним из компонентов, входящим в их состав, позволит разработать схемы повторного использование сплавов на основе интерметаллических соединений с коррекцией их состава методом МС. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на российских и международных коференциях: «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (МНТ – VI, Обнинск, 12 – 15 июня 2001 г.), (МНТ – VII, Обнинск, 16 – 19 июня 2003 г.), (МНТ – VIII, Обнинск, 14 – 18 июня 2005 г.); International Symposiums on Metastable, Mechanically Alloyed and Nanocrystalline Materials (ISMANAM – 99, Aug.30 - Sept.5, 1999, Drezden, Germany), International Conference on Fabrication and Properties of Metallic Nanomaterials (Warsaw, Poland, June 17-19, 2004); International Conference “Mechanochemical Synthesis and Sintering” (Novosibirsk, Russia, June 14-18, 2004); международных симпозиумах «Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах» (OMA – II, Сочи, 24-26 сентября 2001 г.), (OMA – 2002, Сочи, 4-7 сентября 2002 г.); международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ – 2002» (Секция Химия, 9-12 апреля 2002 г.); международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов» совместно с московским семинаром «Физика деформации и разрушения» (Черноголовка, 20-24 сентября 2004 г.). Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 10 статьях и 10 тезисах докладов.