ИСТИНА

Проведены исследования кинетики формирования фаз в процессе механосплавления (МС) смесей Fe95C5, Fe83C17, Fe75C25; (Fe1-xCrx)95C5, (Fe1-xCrx)83C17, (Fe1-xCrx)75C25, где x=0,01 - 0,1; Fe95(C1- уBу)5 Fe83(C1-уBу)17, Fe75(C1-уBу)25, (у = 0,2 и 0,4). Основными фазами, образующими порошковые сплавы, являются цементит, аморфная фаза и феррит. В цементите хром замещает атомы железа, бор – углерод. После отжигов МС сплавов легированных В образуется карбоборид Fe23(B,C)6. Обнаружена возможность образования других карбидов - Fe5C2 и Fe7C3. Изменение типа образующегося карбида вызвано влиянием примесей и происходит вследствие конкуренции фаз в условиях механосинтеза. Установлено, что взаимодействие фаз на различных этапах механосплавления можно описывать с позиций динамических фазовых равновесий. Показано, что процесс механосплавления можно проводить не до конца, а останавливать его на промежуточной стадии, когда в подвергаемой помолу смеси сохраняется еще много остаточного железа. Конечные продукты механосплавления могут быть получены при отжигах за счет накопленной в системе избыточной энергии. Установлено, что особенности карбидообразования имеют общий характер для МС и таких процессов как отпуск мартенсита, насыщении железа углеродом из газовой среды, закалка расплава и напыление пленок. В наноструктуре сплавов на основе Fe95C5 углерод распределен между объемами зерен феррита и зернограничными сегрегациями. Более 90 % углерода сплавов сосредоточено в сегрегациях. Теоретический анализ показал, что в нанокристалллических сплавах имеются существенные различия в характере сегрегаций С в зависимости от типа границ. Показано, что примесные атомы различных сортов могут не только конкурировать за место на межкристаллитных границах, но и образовывать на них синергетические сегрегации. Рассмотрены возможности протекания процессов расслоения с выделением вторичных фаз на нанокристаллических границах. Размеры зерен фаз всех сплавов после МС находятся в диапазоне 7-15 нм. Методом магнитно-импульсного прессования (МИП) получены компакты на основе механосплавленных порошков после 4, 8 и 16 часов МС. Компакты имели вид дисков толщиной около 1 мм и диаметром 15мм с плотностью 80-90 % в зависимости от состава сплава. Размер зерен феррита и цементита после МИП остается в нанометровом диапазоне (30 – 70 нм). Показано, что плотность прессовок находится в прямой зависимости от содержания металлической фазы и в этом смысле более предпочтительны малые времена механосинтеза (4, 8 часов). Вместе с тем, с увеличением времени МС возрастает однородность сплавов. Спекание компактов при температурах 700 и 800 оС способствуют дальнейшей их консолидации. Отжиги приводят к распаду цементита в двойных сплавах Fe-C, однако в сплавах легированных Cr и В цементит и карбоборидные фазы устойчивы. Проведены измерения микротвердости, стойкости к абразивному износу, магнитных и электрохимических характеристик полученных прессовок. Микротвердость компактов Fe - C и (Fe,Cr) - C закономерно увеличивается с увеличением содержания С в сплавах и мало зависит от содержания Cr. Максимальные значения микротвердости составляют 3,7; 6,6 и 10,1 ГПа для сплавов с 5, 17 и 25 ат.% С соответственно. Наиболее высокие значения микротвердости для компактов с содержанием углерода 5 и 17 ат. % наблюдаются после прессования, а для компактов с содержанием углерода 25 ат. % – после спекания при 700 оС. Очень высокие значения твердости были получены для компактов легированных В. Так после МИП микротвердость компактов Fe83(C1-уBу)17 составила (11,1 – 12,8 ГПа), компактов Fe75(C1-уBу)25 – (15,3 – 15,9) ГПа. После спекания при 800 оС микротвердость уменьшилась до (9,5-11,7) ГПа и (13,8-14,3) ГПа соответственно. Износостойкость компактов существенно повышается после спекания и увеличивается с увеличением температуры спекания от 700 до 800 оС. Наибольшую износостойкость в условиях абразивного изнашивания демонстрируют образцы содержащие 25 ат. % С