Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННЫХ СПЛАВОВ Fe-B

Кодзаева Н.В. 1 Кубалова Л.М. 1
1 Северо-Осетинский государственный университет им. К.Л. Хетагуров
1. Дергач Т.А. Влияние бора на микроструктуру и свойства труб из низкоуглеродистой аустенитной хромоникелевой стали // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение» (88). – 2005. – №5. – С. 80-85.
2. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. – М.: «Металлургия», 1986.
3. Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н.П. Лякишев // Машиностроение. – 1996-2000. – Т. 1; Т. 2 и Т. 3.
4. Surinarayana C. Mechanical alloying and milling. – N.Y.: Marsel Dekker Inc., 2004.

Механохимический синтез (МС) смесей индивидуальных компонентов стоит в ряду современных технологий для получения наноструктурированных металлических сплавов.

Относительная простота метода МС, заключающаяся в использовании мельниц различной конструкции с разной энергонапряженностью помола, позволяет получать сплавы в виде порошков, которые могут иметь непосредственное применение, либо служить прекурсорами для компактированных материалов.

Формирование сплава происходит в условиях сильно удаленных от равновесия, в результате чего могут быть получены как нанокристаллические, так и аморфные структуры.

Структура и свойства сплавов, образующихся в результате твердофазного взаимодействия компонентов, зависят от ряда факторов, в том числе от энергонапряженности помола.

Сплавы системы Fe-B имеют практическое применение благодаря комплексу уникальных свойств, таких как тугоплавкость, высокая твердость, химическая устойчивость в различных агрессивных средах и другие. Так, например, бориды и сплавы, содержащие бор, применяются в атомной энергетике также благодаря своим специальным свойствам [1].

Известно, что в сплавах системы Fe-В с содержанием бора более 8,86 мас.% при температуре 1682 К в результате взаимодействия жидкости и моноборида железа FeВ происходит перитектическое превращение L + FeB ↔ Fe2B , вследствие которого происходит образование борида Fe2В [2]. Кристаллическая решетка Fe2B – типа CuAl2 с 12 атомами в элементарной ячейке.

На диаграмме состояния системы Fe-B (рис.1) [3] ряд авторов указывает на фазовое превращение β − FeB → α − FeB [2], которое происходит при температуре 1400 К. Моноборид железа FeB имеет ромбическую решетку с 8 атомами в элементарной ячейке. Растворимость бора в α-Fe мала и при 906°С составляет 0,008% (ат.), а в γ-Fe она еще меньше. Предположительно твердый раствор бора на основе α-Fe представляет собой твердый раствор замещения, а на основе γ-Fe – внедрения.

Механохимический синтез сплавов на основе железа с различными р-элементами, осуществлен в ряде работ, что отражено в обзоре [4]. Хотя условия проведения твердофазного химического взаимодействия существенно различаются, в результате МС образуются метастабильные наноразмерные фазы.

В данной работе для получения сплавов Fe-B использовались Fe – чистотой 99.9% со средним размером частиц 40 мкм и В-аморфный – 99.88%. Механическое сплавление проводили в высокоэнергетической шаровой планетарной мельнице МАПФ-2М из стали ШХ-15 в атмосфере аргона при водяном охлаждении барабана. Для исследования продуктов помола использовали метод рентгенодифракционного анализа (ДРОН-4-07, монохроматизированное CuKα_излучение). Компьютерная обработка данных рентгенодифракционного анализа проводилась с использованием набора программ X-RAYS.

Установлено, что МС в эквиатомной смеси бора и железа происходит путем непосредственного образования боридных фаз. На первой стадии помола в высокоэнергетической шаровой мельнице образуется метастабильный нанокристаллический борид Fe2B, который сохраняется в сплаве наряду со свободным железом в широком интервале температур. После нагревания выше 900оС сплав содержит α-Fe и стабильную тетрагональную фазу Fe2B (тип C16). Дальнейший помол приводит к образованию однофазной структуры моноборида FeB.

missing image file

Рис. 1. Диаграмма состояния Fe-B.


Библиографическая ссылка

Кодзаева Н.В., Кубалова Л.М. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННЫХ СПЛАВОВ Fe-B // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-4. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14197 (дата обращения: 07.12.2021).

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 = 1.074