НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ЛИГАТУРЫ НА ОСНОВЕ Ni-C

Свидунович Н.А., Окатова Г.П.¹, Урбанович B.C.²

¹Белорусский государственный технологический

университет, Минск, Беларусь, root@bstu.unibel.by

²Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников

НАН Беларуси, Минск, Беларусь, urban@ifttp.bas.net.by

В последние годы значительно возрос интерес к наноструктурным материалам (НМ), которые обычно характеризуются величиной зерна менее 100 нм.

Такой малый размер зерен приводит к проявлению уникальных физико-механических, физико-химических и биологических свойств, а, следовательно, и эксплуатационных характеристик.

Наноматериалы получают благодаря использованию нанотехнологий (НТ).

НМ и НТ выдвинулись в одно из ведущих направлений научно-технического прогресса.

В течение последних шести лет авторами проводились работы в направлении создания новых материалов на основе полимеров с малыми добавками фуллерена С₆₀, алюминий-медно-графитовой композиции, железа-наноуглеродных композитов с использованием нанотехнологии интенсивной высокотемпературной пластической деформации и наноматериалов.

Данное исследование проводилось с целью создания наноструктурированной лигатуры Ni-C.

В качестве исходных компонентов для приготовления шихты использовали порошки карбонильного никеля и чешуйчатого графита в соотношении Ni-10 масс.% С_гр.

В контейнере высокого давления из приготовленных смесей прессовались цилиндрические заготовки диаметром 10 мм и высотой 2,2 мм. Спекание производили с использованием прессовой установки ДО 138Б усилием 6,3 МН при давлении 5 ГПа и температурах до 800...1400°С. Всего было изготовлено 18 образцов 3 технологических серий.

Исследование проводилось:

- микростроение поверхности образцов исследовалось без шлифования и травления;

- твердость образцов исследовалось методом замера микротвердости при нагрузке 500 Н;

- микрошлифы для исследования готовились по стандартной методике, образцы исследовались до и после травления; для выявления тонкой структуры никелевой основы использовался реактив Марбле;

- в световых микроскопах высокого разрешения Polyvar и Mef-З фирмы Reichert-Jung (Австрия) - исследовалась микроструктура с прицельной подробной съемкой частиц графита;

- морфология поверхности образцов и строение выделений графита изучались в сканирующем электронном микроскопе CamScan фирмы Cambridge Instruments (Англия);

- методом рентгеноструктурного анализа исследовался фазовый состав.

Рентгеноструктурный анализ выполнялся на дифрактометре общего назначения ДРОН-3,0 в СuК_a монохроматизированном излучении с применением программы "X-RAY" автоматизации рентгеновского фазового анализа [1]; анализ результатов проводился с использованием пакета данных всемирной картотеки [2] и программ анализа параметров тонкой структуры Gor [3].

Всего было изготовлено 18 образцов 3-х серий.

В результате проведения исследования установлено, что в серии 3 образец 16 имеет необычное для никелевых сплавов состояние:

- высокую микротвердость Ni основы (в 3 раза выше, чем в исходном состоянии);

- в Ni основе наблюдаются равномерно распределенные выделения дисперсной упрочняющей фазы и равномерно распределенные выделения сферической фазы черного цвета размером до 5 мкм, подобной шаровидному графиту (рис.1, 2).

а

б

Рис.1 Микроструктура образца Ni-C 16 – Т_Сп 1400°С, t_в 90 мин:

световой микроскоп Polyvar, интерференционный контраст,

по стр.1 – выделения дисперсной фазы в Ni основе;

по стр.2 – выделения в Ni основе фазы, подобной шаровидному графиту

а - х100, б – х1000

Рис.2 Микроструктура образца Ni-C 16 – Т_Сп 1400°С, t_в 90 мин

в SEM CemScan

Рентгеноструктурным анализом в образце идентифицированы Ni, C, есть предположение об образовании карбида никеля - фазы Ni_xC или Ni₃C установлено наличие алмазоподобной фазы в количестве до 3-5%.

Такое состояние структуры позволяет сделать вывод, что в образце 16 получена наноструктурированная лигатура Ni-C.

Наноструктурированная лигатура может быть использована в качестве присадки при изготовлении сплавов различного назначения.

Литература

1. Система автоматизации рентгеновских дифрактометров серии "ДРОН". Программа X-Ray. M.: МГУ, 1995. 123 с.

2. The PDF-2 database. 1999 JCPDS-International Center for Diffraction Data. Program PCPDFWIN Version 2.02.

3. Протасова Н.А. Ренттенодифрактометрическое исследование тонкой структуры монокристаллических лопаток из никелевых сплавов: Дис. канд. техн. наук.- М.: ВИАМ, 1994.- 156с.