Механическое легирование
Механическое легирование ( МА ) — это метод обработки твердых тел и порошков, включающий повторную холодную сварку , разрушение и повторную сварку смешанных частиц порошка в высокоэнергетической шаровой мельнице для получения однородного материала. Первоначально разработанный для производства упрочненных оксидной дисперсией на основе никеля и железа, суперсплавов (ОДС), для применения в аэрокосмической промышленности. [ 1 ] Теперь было показано, что МА способен синтезировать различные равновесные и неравновесные фазы сплавов, начиная с смешанных элементарных или предварительно легированных порошков. [ 2 ] Синтезированные неравновесные фазы включают пересыщенные твердые растворы, метастабильные кристаллические и квазикристаллические фазы, наноструктуры и аморфные сплавы. Этот метод иногда классифицируют как метод поверхностной интенсивной платической деформации для получения наноматериалов. [ 3 ]
Металлические смеси
[ редактировать ]Механическое легирование похоже на обработку металлического порошка, при которой металлы можно смешивать для получения суперсплавов . Механическое легирование происходит в три этапа. Сначала материалы сплава объединяются в шаровой мельнице и измельчаются до мелкого порошка. Затем применяется процесс горячего изостатического прессования (HIP) для одновременного сжатия и спекания порошка. Заключительный этап термообработки помогает снять существующие внутренние напряжения, возникающие во время холодного уплотнения. [ сломанный якорь ] который, возможно, был использован. В результате получается сплав, пригодный для изготовления лопаток высокотемпературных турбин и аэрокосмической отрасли компонентов .
Дизайн
[ редактировать ]Конструктивные параметры включают тип мельницы, контейнер для измельчения, скорость измельчения, время измельчения, тип, размер и распределение по размерам мелющей среды, массовое соотношение шаров и порошка, степень заполнения флакона, атмосферу измельчения, агент управления процессом, температуру. измельчения и реакционной способности частиц.
Процесс
[ редактировать ]Процесс механического легирования предполагает получение частиц композиционного порошка путем:
- Использование высокоэнергетической мельницы для облегчения пластической деформации, необходимой для холодной сварки, и сокращения времени процесса.
- Использование смеси порошков элементара и лигатуры (последний для снижения активности элемента, поскольку известно, что активность в сплаве или соединении может быть на порядки меньше, чем в чистом металле)
- Отказ от использования поверхностно-активных веществ, которые могут привести к образованию мелкого пирофорного порошка, а также загрязнять порошок.
- Опираясь на постоянное взаимодействие между сваркой и разрушением, можно получить порошок с уточненной внутренней структурой, типичной для обычно производимых очень мелких порошков, но с общим размером частиц, который был относительно крупным и, следовательно, стабильным.
Фрезерование
[ редактировать ]Во время высокоэнергетического измельчения частицы порошка многократно сплющиваются, подвергаются холодной сварке, дроблению и повторной сварке. Каждый раз, когда два стальных шарика сталкиваются, между ними остается некоторое количество порошка. Обычно при каждом столкновении захватывается около 1000 частиц совокупной массой около 0,2 мг. Сила удара пластически деформирует частицы порошка, что приводит к наклепу и разрушению. Созданные таким образом новые поверхности позволяют частицам свариваться вместе; это приводит к увеличению размера частиц. Поскольку на ранних стадиях помола частицы мягкие (при использовании сочетания пластично-пластичных или пластично-хрупких материалов), их склонность к сварке и образованию крупных частиц высока. Образуется широкий диапазон размеров частиц, некоторые из которых в три раза превышают исходные частицы. Частицы композита на этом этапе имеют характерную слоистую структуру, состоящую из различных комбинаций исходных компонентов. При продолжающейся деформации частицы становятся нагартованными и разрушаются по механизму усталостного разрушения и/или фрагментации хрупких чешуек.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ HKDH Бхадешиа, Практические сплавы ОРВ, материаловедение и инженерия A, 223 (1997) 64-77
- ^ Сурьянараяна К. Механическое легирование и фрезерование , Progress in Materials Science 46 (2001) 1-184
- ^ Эдалати, Каве; Ахмед, Анвар К.; Акрами, Саид; Амэяма, Кей; Аптуков, Валерий; Асфандияров, Рашид Н.; Асида, Маки; Астанин, Василий; Бахмайер, Андреа; Белошенко Виктор; Бобрук Елена Владимировна; Брыла, Кшиштоф; Кабрера, Хосе Мария; Карвальо, Аманда П.; Чинь, Нгуен К.; Чой, Ин-Чул; Чулист, Роберт; Куберо-Сесин, Хорхе М.; Давдиан, Григорий; Демирташ, Мухаммед; Дивинский, Сергей; Дерст, Карстен; Дворжак, Иржи; Эдалати, Париса; Эмура, Сатоши; Еникеев, Нариман А.; Фараджи, Гадер; Фигейредо, Роберто Б.; Флориан, Рикардо; Фуладвинд, Марьян; Фрюшар, Дэниел; Фуджи, Масаеши; Фудзивара, Хироши; Гайдич, Марсель; Георге, Диана; Гондек, Лукаш; Гонсалес-Эрнандес, Хоакин Э.; Горнакова, Алена; Гросдидье, Тьерри; Губича, Йено; Гундеров Дмитрий; Он, Лицинг; Игера, Оскар Фабиан; Хиросава, Сёичи; Хоэнвартер, Антон; Хорита, Зенджи; Горький, Елена; Хуан, И; Юот, Жак; Икома, Ёсифуми; Исихара, Тацуми; Иванисенко Юлия; Чан, Джэ Иль; Хорхе-младший, Альберто М.; Кавабата-Ота, Миэ; Кавасаки, Мегуми; Хелфа, Тарек; Кобаяши, Джунья; Коммель, Лембит; Корнева, Анна; Крал, Петр; Кудряшова Наталья; Курамото, Сигэру; Лэнгдон, Теренс Г.; Ли, Дон Хён; Левитас, Валерий Иванович; Ли, Конг; Ли, Хай-Вэнь; Ли, Юнтао; Ли, Чжэн; Линь, Хуай-Цзюнь; Лисс, Клаус-Дитер; Лю, Ин; Маруланда Кардона, Диана Марица; Мацуда, Кендзи; Мазилкин, Андрей; Мой, Йоджи; Миямото, Хироюки; Мун, Сук-Чун; Мюллер, Тимо; Муньос, Хайро Альберто; Мурашкин Максим Ю.; Наим, Мухаммед; Новелли, Марк; Олас, Даниэль; Пиппан, Рейнхард; Попов Владимир Владимирович; Попова Елена Н.; Пурчек, Генчага; де Ранго, Патрисия; Ренк, Оливер; Переподготовься, Дельфина; Ревес, Адам; Рош, Вирджиния; Родригес-Кальвильо, Пабло; Ромеро-Ресендис, Лилиана; Соваж, Ксавье; Савагути, Такахиро; Сена, Хади; Шахмир, Хамед; Ши, Сяобин; Скленицка, Вацлав; Скроцкий, Вернер; Скрябина, Наталья; Стааб, Франциска; Страумал, Борис; Сунь, Зидан; Щерба, Мацей; Такидзава, Ёичи; Тан, Юнпэн; Валиев Руслан З.; Возняк, Алина; Возняк, Андрей; Ван, Бо; Ван, Цзин Тао; Уайльд, Герхард; Чжан, Фань; Чжан, Мэн; Чжан, Пэн; Чжоу, Цзяньцян; Чжу, Синьцюнь; Чжу, Юньтян Т. (2024). «Интенсивная пластическая деформация для получения сверхфункциональных ультрамелкозернистых и гетероструктурных материалов: Междисциплинарный обзор» . Журнал сплавов и соединений . 1002 : 174667. doi : 10.1016/j.jallcom.2024.174667 .
- ^ Сурьянараяна, К. (январь 2001 г.). «Механическое легирование и фрезерование». Прогресс в материаловедении . 46 (1–2): 1–184. дои : 10.1016/S0079-6425(99)00010-9 .
- ^ Деметрио, Кетнер (2011). Криомеллирование и искро-плазменное спекание алюминиевого сплава 2024 . Университет Тренто.
- Бхадешиа, HKDH Рекристаллизация практичных механически легированных суперсплавов на основе железа и никеля, Mater. наук. англ. А223, 64-77 (1997)
- П. Р. Сони, Механическое легирование: основы и приложения, Cambridge Int Science Publishing, 2000 г. – Наука – 151 страница.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Механическое легирование , исчерпывающая информация от Кембриджского университета.