Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул

Приведены результаты исследования фазовых превращений в наночастицах, полученных электроискровой обработкой медных и железных гранул в воде и органической жидкости. Установлены закономерности изменения равновесных температур фазовых превращений в наночастицах в зависимости от формы, чистоты пове...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2014
Main Authors:	Афтандилянц, Е.Г., Лопатько, К.Г., Зауличный, Я.В., Карпец, М.В., Щерецкий, А.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Series:	Электрические контакты и электроды
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103992
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул / Е.Г. Афтандилянц, К.Г. Лопатько, Я.В. Зауличный, М.В. Карпец, А.А. Щерецкий // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 112-128. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103992
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1039922025-02-09T22:24:26Z Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул Фазові перетворення в наночастинках, отриманих електроіскровою обробкою металевих гранул Phase transformations in nanoparticles produced by electrospark treatment of metallic granules Афтандилянц, Е.Г. Лопатько, К.Г. Зауличный, Я.В. Карпец, М.В. Щерецкий, А.А. Приведены результаты исследования фазовых превращений в наночастицах, полученных электроискровой обработкой медных и железных гранул в воде и органической жидкости. Установлены закономерности изменения равновесных температур фазовых превращений в наночастицах в зависимости от формы, чистоты поверхности и соотношения свободных энергий исходных и образую- щихся нанообъектов. Приведены диаграммы состояния двойных сплавов I, ІІ, ІІІ и IV рода в наноразмерном и массивном состояниях. Наведено результати дослідження фазових перетворень в наночастинках, отриманих електроіскровою обробкою мідних і залізних гранул у воді та органічній рідині. Встановлено закономірності зміни рівноважних температур фазових перетворень в наночастинках залежно від форми, чистоти поверхні і співвідношення вільних енергій вихідних нанооб’єктів і нанооб’єктів, які утворюються внаслідок фазового перетворення. Наведено діаграми стану подвійних сплавів I, ІІ, ІІІ та IV роду в нанорозмірному і масивному станах. The results of the study of phase transformations in nanoparticles produced by electric electrospark treatment of copper and iron granules in water and organic liquids are shown. The laws of change equilibrium temperatures of phase transformations in nanoparticles depending of the shape, surface finish and ratio of the free energies of the initial and the formed nanoparticles was defined. The phase diagrams of binary alloys I, II, III and IV of the types in the nanoscale and bulk state are shown. 2014 Article Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул / Е.Г. Афтандилянц, К.Г. Лопатько, Я.В. Зауличный, М.В. Карпец, А.А. Щерецкий // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 112-128. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2311-0627 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103992 536:669:621.762 ru Электрические контакты и электроды application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены результаты исследования фазовых превращений в наночастицах, полученных электроискровой обработкой медных и железных гранул в воде и органической жидкости. Установлены закономерности изменения равновесных температур фазовых превращений в наночастицах в зависимости от формы, чистоты поверхности и соотношения свободных энергий исходных и образую- щихся нанообъектов. Приведены диаграммы состояния двойных сплавов I, ІІ, ІІІ и IV рода в наноразмерном и массивном состояниях.
format	Article
author	Афтандилянц, Е.Г. Лопатько, К.Г. Зауличный, Я.В. Карпец, М.В. Щерецкий, А.А.
spellingShingle	Афтандилянц, Е.Г. Лопатько, К.Г. Зауличный, Я.В. Карпец, М.В. Щерецкий, А.А. Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул Электрические контакты и электроды
author_facet	Афтандилянц, Е.Г. Лопатько, К.Г. Зауличный, Я.В. Карпец, М.В. Щерецкий, А.А.
author_sort	Афтандилянц, Е.Г.
title	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
title_short	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
title_full	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
title_fullStr	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
title_full_unstemmed	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
title_sort	фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2014
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103992
citation_txt	Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул / Е.Г. Афтандилянц, К.Г. Лопатько, Я.В. Зауличный, М.В. Карпец, А.А. Щерецкий // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 112-128. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Электрические контакты и электроды
work_keys_str_mv	AT aftandilânceg fazovyeprevraŝeniâvnanočasticahpolučennyhélektroiskrovoiobrabotkoimetalličeskihgranul AT lopatʹkokg fazovyeprevraŝeniâvnanočasticahpolučennyhélektroiskrovoiobrabotkoimetalličeskihgranul AT zauličnyiâv fazovyeprevraŝeniâvnanočasticahpolučennyhélektroiskrovoiobrabotkoimetalličeskihgranul AT karpecmv fazovyeprevraŝeniâvnanočasticahpolučennyhélektroiskrovoiobrabotkoimetalličeskihgranul AT ŝereckiiaa fazovyeprevraŝeniâvnanočasticahpolučennyhélektroiskrovoiobrabotkoimetalličeskihgranul AT aftandilânceg fazovíperetvorennâvnanočastinkahotrimanihelektroískrovoûobrobkoûmetalevihgranul AT lopatʹkokg fazovíperetvorennâvnanočastinkahotrimanihelektroískrovoûobrobkoûmetalevihgranul AT zauličnyiâv fazovíperetvorennâvnanočastinkahotrimanihelektroískrovoûobrobkoûmetalevihgranul AT karpecmv fazovíperetvorennâvnanočastinkahotrimanihelektroískrovoûobrobkoûmetalevihgranul AT ŝereckiiaa fazovíperetvorennâvnanočastinkahotrimanihelektroískrovoûobrobkoûmetalevihgranul AT aftandilânceg phasetransformationsinnanoparticlesproducedbyelectrosparktreatmentofmetallicgranules AT lopatʹkokg phasetransformationsinnanoparticlesproducedbyelectrosparktreatmentofmetallicgranules AT zauličnyiâv phasetransformationsinnanoparticlesproducedbyelectrosparktreatmentofmetallicgranules AT karpecmv phasetransformationsinnanoparticlesproducedbyelectrosparktreatmentofmetallicgranules AT ŝereckiiaa phasetransformationsinnanoparticlesproducedbyelectrosparktreatmentofmetallicgranules
first_indexed	2025-12-01T09:20:04Z
last_indexed	2025-12-01T09:20:04Z
_version_	1850297084904734720
fulltext	112 УДК 536:669:621.762 Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул Е. Г. Афтандилянц, К. Г. Лопатько, Я. В. Зауличный, М. В. Карпец, А. А. Щерецкий** Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, e-mail: aftyev@hotmail.com Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Киев, e-mail: zaulychnyy@ukr.net Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Приведены результаты исследования фазовых превращений в наночастицах, полученных электроискровой обработкой медных и железных гранул в воде и органической жидкости. Установлены закономерности изменения равновесных температур фазовых превращений в наночастицах в зависимости от формы, чистоты поверхности и соотношения свободных энергий исходных и образую- щихся нанообъектов. Приведены диаграммы состояния двойных сплавов I, ІІ, ІІІ и IV рода в наноразмерном и массивном состояниях. Экспериментально опреде- лены термокинетические параметры фазовых превращений при нагреве наночас- тиц, содержащих медь (CuO → Cu2O) и железо (α-Fe → FeO, Fe3O4 → FeO, γ-Fe → α-Fe, α-Fe → Fe3O4, Fe3O4 → Fe, α-Fe → γ-Fe, растворение С в γ-Fe, плавление аустенита), и охлаждении массивного материала, полученного в результате расплавления железосодержащих наночастиц (затвердевание аусте- нита, выделение углерода из аустенита и γ-Fe → α-Fe-превращение). Установ- лены теплоты превращений γ-Fe → α-Fe, α-Fe → γ-Fe, растворения С в γ-Fe и плавления аустенита при нагреве наночастиц и теплоты затвердевания аустенита и γ-Fe → α-Fe-превращения при охлаждении массивного материала, полученного в результате расплавления железосодержащих наночастиц. Ключевые слова: электроискровая обработка, наночастица, железо, медь, фаза, превращение, температура, скорость. Введение Известно [1], что закономерности фазовых превращений в металли- ческих материалах определяются в основном двумя интегральными факторами — изменением свободной энергии системы, определяющим последовательность структурных состояний, и кинетикой процесса. Свободная энергия металлических материалов ∆Gмм включает в основном свободную энергию объема ∆Gv, поверхности ∆Gп, дефектов строения (вакансии, дислокации и дефекты упаковки), деформаций и напряжений ∆Gд, изменения химического состава и растворения примес- ных элементов, электрического заряда ∆Gлп и магнитного поля ∆Gэм: ∆Gмм = ∆Gv + ∆Gп + ∆Gд + ∆Gлп + ∆Gэм. (1) При переходе металлического материала из массивного в нанораз- мерное состояние вклад составляющих свободной энергии нанообъектов, например поверхности и дефектов строения, существенно возрастает. © Е. Г. Афтандилянц, К. Г. Лопатько, Я. В. Зауличный, М. В. Карпец, А. А. Щерецкий, 2014 mailto:aftyev@hotmail.com mailto:zaulychnyy@ukr.net 113 Кинетика процесса фазовых превращений определяется скоростью зарождения центров новых фаз и их роста, которые, соответственно, обратно пропорциональны энергии активации и прямо пропорциональны коэффициентам диффузии компонентов, а скорость роста также обратно пропорциональна размеру образующейся фазы. Анализ диффузионных процессов показал, что при переходе метал- лического материала из массивного в наноразмерное состояние создаются предпосылки как для ускорения, так и замедления скорости диффузии. Формирование нанообъектов с дисперсной структурой, развитыми грани- цами, повышенным уровнем дефектов кристаллического строения и напряжений сопровождается уменьшением энергии активации и увеличе- нием значений коэффициентов диффузии, что создает предпосылки для увеличения скорости зарождения центров новых фаз и их роста. В случае образования нанообъектов с крупными зернами, слабо развитыми границами, незначительным количеством дефектов и низким уровнем напряжений, например при их формировании в равновесных условиях, наблюдается обратная зависимость. Необходимо также учитывать отношение поверхностной энергии к размеру нанообъекта, поскольку при уменьшении его размеров диффузионные процессы ускоряются, однако величина поверхностной энергии при этом понижается, что оказывает противоположное влияние. В зависимости от соотношения изложенных факторов, которые опреде- ляются в основном химическим составом, способом получения, размером и формой нанообъектов, возможно как увеличение, так и уменьшение скорости зарождения и роста новых фаз. Неоднозначное влияние многочисленных факторов на условия образования и кинетику реализации фазовых превращений в нанообъектах предопределило исследование закономерностей изменения температур и кинетики фазовых превращений в наночастицах относительно массивного состояния металлических материалов. Объекты и методика исследования Объектом исследования были закономерности изменения равновесных условий фазовых превращений при переходе из массивного в нанораз- мерное состояние, а также кинетика фазовых превращений наночастиц, полученных в процессе электроискровой обработки гранул железа и меди в жидкостях по методикам, изложенным в работах [2—4]. В качестве рабочих жидкостей использовали воду и органический раствор. При реализации процесса в воде формировались наночастицы Cu, CuO, α-Fe, FeO, Fe3O4, а в случае органической жидкости — α-Fe и γ-Fe. Фазовый состав, средняя длина lч, ширина Bч и коэффициент формы lч/Bч наночастиц до нагрева и массивных материалов, которые образовывались в процессе плавления наночастиц при нагреве и затвердевания при охлаждении, приведены в табл. 1. Химический состав поверхности наночастиц изучали методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) на спектрометре ЕС-2401. Глубина анализа поверхности — ≤10 атомных слоев. Выделение частиц из полученных коллоидных растворов осуще- ствляли путем сушки капель растворов на пластинах кристаллического кварца и угольных репликах. Размер, форму и химический состав частиц 114 Т а б л и ц а 1. Фазовый состав, средняя длина lч, ширина Bч и коэффициент формы lч/Bч наночастиц, полученных в воде и орга- нической жидкости, до нагрева и массивных материалов после расплавления наночастиц при нагреве и охлаждения lч Bч Исход- ный материал Рабочая жидкость Состояние Фазовый состав, % (мас.) нм lч/Bч Cu — 0,35 До нагрева CuO — 99,65 270 170 1,59 Медь Вода Диссоциация в интервале 751—959 оС — — — — α-Fe — 15,4 FeO — 7,2 До нагрева Fe3O4 — 77,4 340 270 1,26 α-Fe — 7,34 Вода После нагрева до 1200 oC и охлаждения FeO — 92,66 — — — α-Fe — 45,5 До нагрева γ-Fe — 54,5 60 50 1,2 α-Fe — 98,5 — — — Железо Органичес- кая жидкость После нагрева до 1300 oC и охлаждения Графит — 1,5 — — — *На поверхности наночастиц присутствует графит. определяли на сканирующих электронных микроскопах Jeol-6490LV, Jeol JSM6360 и Hitachi SU8000. Закономерности фазовых превращений исследовали на термоанали- заторе STA 449 F1 Jupiter методом синхронного термического анализа, одновременно измеряли тепловые эффекты фазовых превращений (ДСК) и изменение массы (ТГ) наночастиц в процессе нагрева и охлаждения в аргоне со скоростью 20 оС/мин. Точность измерения температуры состав- ляла ±0,25%, энтальпии — ±3%, массы — ±2 мкг. Результаты исследования и их обсуждение Свободная энергия одного моля вещества определяется следующей формулой: ∆G = Vм∆p – S∆T, (2) где Vм — мольный объем; ∆p, ∆T — изменения давления и температуры соответственно; S — энтропия. При постоянной температуре ∆G = Vм∆p = σVм(ds/dV), (3) где ds/dV — отношение изменения площади ds и объема dV материала при изменении давления ∆p; σ — удельная поверхностная энергия на границе с окружающей средой, которая в случае кристаллического состояния определяется как среднее значение по всем i-м граням, ограничивающим кристалл, то есть σ = (ΣσiSi)/(ΣSi). 115 Диспергирование материала приводит к увеличению свободной энергии, которое при постоянном давлении определяется величиной энтропии и изменением температуры: ∆Gд = –S∆T, (4) При фазовом переходе изменение энтропии оценивается следующей формулой: ∆Sф.п. = ∆Hф.п./T, (5) где ∆Hф.п — энтальпия (теплота) фазового перехода. С учетом формул (3) и (4) можно записать –S⋅∆T = –Hф.п.⋅∆T/T = (σ⋅Vм)(ds/dV), (6) а разность температур фазовых превращений дисперсного (Тr) и массивного (Т) материалов ∆T = Тr – Т представить в следующем виде: dV ds Н V T TT T T r ⋅= − = ∆ − фп мσ . (7 ) Для поверхностей величина ds/dV = 1/rкр, где rкр — радиус кривизны поверхности. Поэтому уравнение (7) можно записать в следующем виде: ∆T = –σVмT/(Hф.п.rкр) или Тr = Т – σ VмT/(Hф.п.rкр). (8) Анализ формулы (8) показал, что при положительном радиусе кривизны температура равновесного фазового превращения дисперсного материала относительно массивного будет уменьшаться, а при отрица- тельном — увеличиваться. Учитывая, что радиус кривизны поверхности может изменяться в пределах даже одной наночастицы (рис. 1), реализа- ция фазовых превращений на разных ее участках может происходить при различных относительно массивного материала температурах. В зависимости от соотношения величин свободных энергий исходной и образующейся нанофаз возможно понижение, повышение и отсутствие изменения температур фазовых равновесий нанообъектов относительно идентичных массивных материалов (рис. 2). Величина свободной энергии, образующейся в процессе фазового превращения нанофазы, определяется ее формой, размером, поверхностной энергией и дефектностью строения. Rк+ Rк- Rк- Rк- Rк- Rк- Rк- Rк- Rк- а б Рис. 1. Изображение наночастицы α-Fe (а) и схема границы ее поверхности (б), на которой показаны участки с положительной (Rк+) и отрицательной (Rк-) кривизной поверхности. 116 С во бо дн ая э не рг ия , ∆ G → Температура → 1 2 7 8 6 5 4 3 Тр(нф1/нф2) < Tр(мф1/мф2) (∆gнф1 > ∆gнф2) Тр(нф1/нф2) > Tр(мф1/мф2) (∆gнф1 < ∆gнф2) Тр(нф1/нф2) = Tр(мф1/мф2) (∆gнф1 = ∆gнф2) Рис. 2. Влияние изменения свободной энергии ∆G исходной (──) и образующейся (----) фаз на температуру фазовых превращений в равновесных условиях: 1, 2 — массивный материал; 3—8 наноразмерный материал. Анализ графиков, приведенных на рис. 2, показывает, что в массивном материале равновесие фаз мф1 (линия 1) и мф2 (линия 2) наблюдается при равенстве их свободных энергий (∆Gмф1 = ∆Gмф2) и характеризуется температурой равновесия (Тр(мф1/мф2)). В случае, когда при переходе из массивного (∆Gмф1) в наноразмерное (∆G°нф1 = ∆Gмф1 + ∆gнф1) состояние (линия 3) увеличение свободной энергии исходной нанофазы ∆gнф1 полностью наследуется (линия 4) образующейся в результате фазового превращения нанофазой (∆G°нф2 = ∆Gмф2 + ∆gнф2), то есть ∆gнф1 = ∆gнф2, наблюдается равенство температур фазового равновесия массивного материала и нанообъектов из того же материала: Тр(мф1/мф2) = Тр(нф1/нф2) (рис. 2). Если при переходе массивного материала в наноразмерное состояние увеличение свободной энергии исходной нанофазы ∆gнф1 больше (линия 5), чем образующейся в результате фазового превращения нанофазы (∆G1 нф2 = = ∆Gмф2 + ∆gнф2) (линия 6), то есть ∆gнф1 > ∆gнф2, то температура фазового равновесия нанообъектов по сравнению с массивными материалами закономерно понижается — Тр(нф1/нф2) < Тр(мф1/мф2) при уменьшении разме- ров наночастиц (рис. 2). Такая закономерность реализуется в известном понижении температуры плавления металлических материалов при переходе из массивного в наноразмерное состояние, которое обусловлено тем, что поверхностная энергия жидкой металлической фазы σl на 10—20% меньше таковой кристаллической фазы σs. На рис. 3 приведены значения поверхностной энергии наноразмерных частиц железа, платины, золота и алюминия в твердом состоянии и их расплавов. Аналогичные соотношения наблюдаются и для других металлических нанообъектов, например олова, индия, свинца и висмута. Экспериментальное понижение температуры плавления глобулярных наночастиц относительно массивных металлов наблюдалось в Sn, Pb, Аu, 117 Рис. 3. Зависимость поверх- ностной энергии жидкой металлической и кристалли- ческой фаз (σs, σl) наночастиц железа, платины, золота и алюминия от температуры [5]: Tr и Ts — текущая температура наночастиц и температура со- лидуса массивного материала. Cu, Ni, Ti, In, Ag, Bi, Ga [6—9]. Обобщенная диаграм- ма влияния размера металли- ческих наночастиц на тем- пературы плавления и кристаллизации приведена на рис. 4. В случае, когда увеличение свободной энергии, образующейся в результате фазового превращения нанофазы (∆gнф2) (линия 8), больше, чем исходной (∆gнф1) (линия 7), то есть ∆gнф2 > ∆gнф1, то создаются термодинамические предпосылки для повышения температуры фазового равновесия наноразмерных фаз относительно массивного материала (рис. 2) при уменьшении их размеров. Такое явление наблюдается в процессе нагрева аморфных нанообъектов и их превращения в кристал- лический наноматериал (рис. 5). Анализ данных, приведенных на рис. 5, показал, что с уменьшением размеров нанообъектов температура их фазового превращения увеличивается. Например, уменьшение толщины пленок висмута от 70 до 2 нм приводит к повышению температуры превращения аморфной фазы в кристаллическую с 10 до 150 К, то есть в 7—15 раз (рис. 5, а). Аналогичные закономерности наблюдаются при уменьшении размеров пленок галлия и соединения GeTe (рис. 5, б, в). Увеличение температуры перехода нанопленок висмута, галлия и соединения GeTe из аморфной в кристаллическую фазу при уменьшении их толщины обусловлено тем, что поверхностная энергия кристаллической фазы больше аморфной. Например, поверхностная энергия кристал- лических нанопленок GeTe при температуре 400 К на 4, а при 470 К на 74 мДж/м2 больше, чем аморфных фаз. Необходимо отметить, что приведенные закономерности характерны для нанообъектов с чистой поверхностью. В процессе формирования и хра- нения наноматериалов на их поверхности возможна адсорбция Рис. 4. Обобщенная диаграмма влияния размера r на температуры плавления Tr и кристаллизации Tg металлических наночастиц [5]: Ts — температура плавления массивного металла; r и ra — радиус наночастицы и атома соответственно; ▲ — Pt; У — Al; ⁭ — Au; ∆ — Pb; ● — Sn; ○ — In; × — Bi. Tr /T s r/ra Т r /T s 118 TL, K 120 80 40 0 20 40 60 L, нм а TL, K 150 100 50 0 2,5 5,0 7,5 10 d-1, ∙103 нм-1 б T, K 480 440 400 0 20 40 60 d, нм в Рис. 5. Влияние толщины пленок висмута (а), галлия (б) и соединения GeTe (в) на температуру превращения аморфной фазы в кристаллическую [5, 10]: Та∞ — температура подложки, ниже которой аморфная фаза образуется в процессе конденсации массивных пленок. компонентов окружающей среды и (или) образование вторичных фаз. Например, в случае кислородсодержащей окружающей среды толщина оксидной пленки на поверхности наночастиц никеля и меди может составлять 4—20% от их диаметра (или 4 и 14 оксидных монослоев соответственно). При этом возможно изменение соотношения поверхно- стной энергии исходных и образующихся при фазовом превращении нанофаз и, как следствие, приведенных ранее закономерностей. Например, образование оксидов алюминия и свинца на поверхности, соответственно, алюминиевых и свинцовых наночастиц сопровождается увеличением поверхностной энергии системы в жидком состоянии в 1,3— 1,4 раза по сравнению с твердыми металлами, что приводит к повышению температуры плавления наночастиц при уменьшении их размеров (рис. 6, а). В случае чистой поверхности диспергирование наночастиц алюминия и свинца приводит к уменьшению температуры их плавления (рис. 6, б). Влияние соединений, которые образуются на поверхности наночастиц, возможно обусловлено тем, что при их формировании уменьшаются поверх- ностные колебания атомов. Методом дифракции медленных электронов установлено, что формирование на поверхности кремния силицидов уменьшает смещение поверхностных атомов в 1,5—1,6 раза по сравнению с чистой поверхностью. Существенное снижение смещения атомов наблюдается также при образовании на поверхности нанообъектов боридов и интерметаллидов. Особенности фазовых превращений в легированных металлических нанообъектах объясняются изменением растворимости компонентов и условий формирования эвтектики и перитектики при переходе из массивного в наноразмерное состояние. Известно, что влияние вида и содержания легирующих элементов на температуры фазовых превращений d-1, ∙102 нм-1 119 Рис. 6. Зависимость относительной температуры плавления наночастиц А1 и Рb от их размера и состояния поверхности [11]: а — поверхность наночастиц покрыта оксидами; б — чистая поверхность наночастиц; Тр и Тm — температуры плавления наночастиц и массивных металлов. бинарных массивных сплавов описывается диаграммами состояния I, ІІ, ІІІ и IV рода, которые характеризуют следующие условия образования сплавов: I рода — компоненты сплавов неограниченно растворяются в жидком состоянии, практически не растворяются в твердом и образуют эвтектику из чистых металлов (например, Рb—Sb, Sn—Zn и др.); II рода — компоненты сплавов неограниченно растворяются в жидком и твердом состояниях и при затвердевании образуют кристаллические твердые растворы (например, Сu—Ni, Bi—Sb и др.); IІІ рода — компоненты сплавов образуют кристаллические твердые растворы с ограниченной растворимостью компонентов и эвтектику из твердых растворов (например, Al—Si, Al—Cu, Sn—Bi; Pb—Bi и др.); IV рода — компоненты сплавов образуют химические соединения (например, Zr—C, Mg—Са и др.). Переход бинарных металлических систем, образующих диаграммы состояния I рода, из массивного в наноразмерное состояние сопровождается понижением температур плавления и смещением точки образования эвтектики (рис. 7). Диаграммы II рода не изменяют вид при переходе сплавов из массивного в наноразмерное состояние, однако при этом наблюдается понижение температуры затвердевания. Например, уменьшение толщины пленок сплава Рис. 7. Схема фазовой диаграммы I рода сплава AB с образованием простой эвтектики в массивном (—) и наноразмерном (- - -) состояниях [5]: ТA s и ТA sr, ТB s и ТB sr, Тe и Тer — температуры плавления компо- нентов А, В и образования эвтектики (А + В) соответственно; e, er — условия образования эвтектики в массивном и нано- размерном состояниях. а б 2R, нм 2R, нм 120 Рис. 8. Диаграммы состояния II рода массивных пленок (- - -) и толщиной 40—60 нм (—) сплавов Bi—Sb [5]: Тl и Tl g — соответственно температура ликвидуса массивного сплава и нанопленки, полученной конденсацией на углеродной подложке. Bi—Sb до 40—60 нм сопровождается понижением температуры ликвидуса на 45—50% по сравнению с массивным сплавом (рис. 8). Условия фазовых превращений в массив- ных и наноразмерных бинарных металлических системах, которые описываются диаграммами состояния IІІ рода, приведены на рис. 9. При уменьшении размеров нанообъектов температуры ликвидуса, солидуса и образования эвтектики понижаются при одновременном увеличении взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии. По сравнению с массивными сплавами Al—Cu температура образования эвтектики в пленках толщиной 25 нм уменьшается на 28 К, а предельная растворимость меди в алюминии повышается с 5,7 до 18% (мас.). При этом точка образования эвтектики (Е) смещается в область меньших концентраций Cu (рис. 9, а). Массивные сплавы системы Sn—Bi представляют систему эвтекти- ческого типа без промежуточных фаз. Эвтектика Ж ↔ (Bi) + (Sn) кристал- лизуется при содержании Sn 43% (ат.) (57% (мас.)) и температуре 139 оС. Максимальная растворимость Bi в Sn достигает 20, а Sn в Bi — 1,5% (мас.) при 139 оС (рис. 9, б). Диспергирование сплава Sn—Bi до 100—1000 нм практически не изменяет положение критических точек на диаграмме состояния, однако растворимость Bi в Sn увеличивается с 1,5 до 2,3% (мас.), то есть на 53%. При размерах наночастиц сплава Sn—Bi порядка 9 нм наблюдается понижение температуры ликвидуса на 14—15 К, солидуса — на 8—13 К, а образование эвтектики происходит при 58,2% (мас.) Bi и 41,8% (мас.) Sn (рис. 9, б). В процессе перехода от массивного до наноразмерного состояния возможно изменение не только положения критических точек, но и вида диаграммы состояния IІІ рода. Например, в массивном сплаве Bi—Pb образование перитектической β-фазы (β = Ж + Pb) происходит при содер- Рис. 9. Диаграммы состояния III рода массивных (—) и наноразмерных (- - -) пленок толщиной 25 (а) и 9 нм (б) сплавов Al—Cu (а) и Sn—Bi (б) [5]. % (мас.) а б % (мас.) % (мас.) 121 Рис. 10. Диаграммы состояния массивных пленок (- - -) и толщиной 40—60 нм (—) сплавов Bi—Pb [5]: Тl, Tp, Te — температуры ликвидуса, образо- вания перитектики и эвтектики массивного сплава соответствен- но; Tl g — температура ликвидуса нанопленки, конденсированной на углеродной подложке (ο) и Al2O3 (●). жании висмута 22—37% (мас.) и температуре 184 оС, а образование эвтектики — при 57% (мас.) висмута и 125 оС (рис. 10). Переход сплава Bi—Pb из массивного в наноразмерное состояние сопровождается изменением вида диаграммы состояния от перитектическо- эвтектической до эвтектической І рода и понижением температур фазовых превращений. Например, в пленках толщиной 40—60 нм по сравнению с массивными материалами температура ликвидуса сплава Bi—Pb понижается на 186—230 К, а температура затвердевания эвтектики — на 128—149 К. В случае, когда компоненты сплавов образуют химические соедине- ния, а условия фазовых превращений описываются диаграммами состояния IV рода, переход из массивного в наноразмерное состояние сопровождается понижением температур формирования химических соеди- нений и эвтектики. Например, с уменьшением в сплаве Zr—C среднего размера частиц углерода до 20 нм формируется соединение ZrC при температуре на 920 оС, эвтектика Э1(Zr + ZrC) в области Zr—ZrC — на 310 оС, а эвтектика Э2(ZrC + С) в области ZrC—C — на 720 оС ниже, чем в массивных материалах (рис. 11). Установленные закономерности изменения равновесных условий фазо- вых превращений в металлах и сплавах при переходе из массивного в нано- размерное состояние позволяют прогнозировать последовательность струк- турных состояний нанообъектов. Однако при анализе фазовых превращений в неравновесных условиях необходима информация о кинетике процесса. Термодинамический анализ продуктов электроискровой обработки металлов в жидкости показал, что процесс сопровождается разложением рабочей среды, в случае воды — с образованием окислителей (О, О2, Н2О, ОН) и восстановителей (Н2, Н), в органической жидкости — также образуются С, Н2 и Н2О и другие соединения. Рис. 11. Диаграмма состояния IV рода массивного (—) и нано- дисперсного по углеро- ду (- - -) сплава Zr—С [11]. Средний размер наночастиц углерода — 20 нм. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Те м пе ра ту ра , о С Zr ат. % C Расплав (P) 3800 оС 2940 оС 3420 оС 2665 оС 1945 оС1855 оС 940 оС 1250 оС 15 2500 оС Р+Zr Р+ZrC Zr+Э1 Э1+ZrC Э1(Zr+ZrC) Э2(ZrC+C)ZrC P+ZrC P+C ZrC+Э2 Э2+C % (мас.) % (ат.) о С 122 В зависимости от параметров процесса получения наночастиц наблюдалось как окисление, так и восстановление продуктов электро- искровой эрозии. Результаты исследования поверхности наночастиц методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали, что в зависимости от условий получения на поверхности могут адсорбироваться кислород, водород, углерод или содержащие их соединения. В зави- симости от фазового состава и температурно-временных параметров нагрева наночастиц возможна совместная или раздельная реализация процессов десорбции с поверхности адсорбированных элементов и фаз, окисления и восстановления твердых наночастиц. Анализ кинетики фазовых превращений наночастиц оксидов меди, полученных электроискровой обработкой медных гранул в воде, показал, что в процессе нагрева в интервале температур 115—225 оС наночастицы CuO частично восстанавливаются до Cu2O с образованием водорода и кислорода. При температуре выше 225 оС происходит взаимодействие оставшейся части CuO с водородом и образование наночастиц Cu2O и водяного пара, которое заканчивается при 348 оС. В интервале температур 751—959 оС наблюдается разложение CuO на Cu2O и кислород (рис. 12). Термокинетические параметры фазовых превращений наночастиц оксидов CuO приведены в табл. 2. Анализ таблицы показал, что в наночастицах CuO окисление (реакция 1) и диссоциация (реакция 3) начинаются при температурах, соответственно, в 7 и 1,3 раз ниже, чем в массивных материалах, а температурный интервал восстановления (реакция 2) сокращается в 9,8 раза. Кинетика фазовых превращений железосодержащих наночастиц, полу- ченных электроискровой обработкой железных гранул в воде, показана на рис. 13. В интервале 409—478 оС происходит окисление ≈50% α-Fe водяным паром до оксида FeO и образование водорода, а в интер- вале 570—721 оС — восстановление оксида Fe3O4 водородом до FeO. Максимальное развитие реакций наблюдается, соответственно, при 449 и 627 оС и времени, которое составляет 59 и 37% от общего времени фазовых превращений (рис. 13). 200 400 600 800 1000 Температура /°C -1.0 -0.5 0.0 0.5 ДСК /(мВт/мг) 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 ТГ /% -4.05 % 108.0 °C 751.0 °C 892.2 °C 187.0 °C 301.4 °C -147.3 Дж/г! 348.4 °C 959.0 °C -10.88 Дж/г -2.80 % -7.84 % 84.22 Дж/г 115.0 °C 225.0 °C [1.1] [1.1] ↑ экзо 4CuO + 2OH = 2Cu2O + Н2 + 2О2 2CuO + H2 = Cu2O + Н2О 4CuO = Cu2O + О2 Температура, оС 200 400 600 800 1000 ТГ, % ДСК, мВт/мг 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 0,5 0 -0,5 -1,0 -2,8% -7,84% 301 оС 384 оС 108 оС 892 оС -147 Дж/г 384 оС 959 оС -4,05% -10,9 Дж/г 84,2 Дж/г 751 оС 115 оС 187 оС 225 оС Рис. 12. Кинетика фазовых превращений наночастиц оксидов меди, полученных электроискровой обработкой медных гранул в воде: ДСК — дифференциальная сканирующая калориметрия; ТГ — термо- гравиметрия. Скорость нагрева и охлаждения в аргоне — 20 оС/мин. 123 Т а б л и ц а 2. Термокинетические параметры фазовых превращений наночастиц оксида CuO Температурный интервал, оС Вид превра- щения Реакция Время, мин Нано- частицы Массивный материал Скорость превра- щения CuO, мг/мин Окисление 4CuO + 2OH = = 2Cu2O + Н2 + 2О2 5,5 115—225 Выше 806 0,562 Восстанов- ление 2CuO + H2 = = Cu2О + H2O 6,15 225—348 0—1200 1,330 Диссоциа- ция 4CuO = = 2Cu2O + O2 10,4 751—959 1004—1100 0,457 -1,8 -1,4 -1,0 -0,6 -0,2 0,2 0,6 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 400 450 500 550 600 650 700 750 800 ДС К, В т/г ДС К, В т/г Температура, оС Нагрев Охлажденне Fe + H2O = FeO + H2 Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O а 97,4 97,6 97,8 98,0 98,2 98,4 98,6 98,8 99,0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 М ас са , % Температура, оС Нагрев Охлаждение б Рис. 13. Кинетика фазовых превращений железосодержащих наночастиц, полученных электроискровой обработкой железных гранул в воде: а — дифференциальная сканирующая калори- метрия; б — термогравиметрия. Скорость нагрева и охлаждения в аргоне — 20 оС/мин. Реакция окисления железа водяным паром до оксида FeO закан- чивается, а восстановление оксида Fe3O4 водородом до FeO начинается при температурах, соответственно, на 186 и 108 оС меньше, чем в равно- весных условиях (664 и 678 оС соответственно). Средняя скорость окисления железа водяным паром до FeO составляет 14,5 нм/мин, что в оС 124 1,8—2,6 раза выше, чем массивного железа в соответствующем интервале температур. Средняя скорость превращения наночастиц Fe3O4 в FeO составляет 3,11 мг/мин. В процессе охлаждении после нагрева оксид FeO сохраняется и фазовые превращения не наблю- даются (рис. 13). Закономерности фазовых превращений наночастиц α- и γ-железа, по- лученных в органической жидкости, при нагреве и массивного материала, полученного в результате расплавления наночастиц и затвердевания расплава, при охлаждении показаны на рис. 14, 15. Анализ эксперимен- тальных данных позволяет следующим образом интерпретировать процесс фазовых превращений в железосодержащих наночастицах, полученных электроискровой обработкой гранул железа в органической жидкости и содержащих 45,5% (мас.) α-Fe и 54,5% (мас.) γ-Fe. В процессе нагрева наночастиц (рис. 16, а) до 1300 оС наблюдается превращение γ-Fe в α-Fe, окисление железа водой до оксида Fe3O4 с последующим восстановлением его углеродом до железа, превращение α-Fe в γ-Fe, растворение графита в γ-Fe и плавление аустенита. При охлаждении расплав затвердевает, образуется аустенит, из него выделяется графит, имеет место превращение γ-Fe в α-Fe и образуется массивный материал (рис. 16, б). Анализ результатов выполненных исследований показал, что в про- цессе нагрева наночастиц температура начала превращения α-Fe в γ-Fe снижается на 4% по сравнению с равновесным значением, при этом интервал этого превращения в наночастицах составляет 90 оС. Растворение наночастиц графита в γ-Fe происходит при температуре на 7% выше, а заканчивается — на 14% ниже, чем в равновесных условиях. При этом температурный интервал растворения сокращается в 13 раз. Плавление наночастиц начинается и заканчивается при температурах, соответственно, на 9 и 18% ниже равновесных, а интервал плавления сокращается в 5 раз. Затвердевание расплава при охлаждении от 1300 оС начинается с образованием аустенита и выделением из него графита при температуре на 21% ниже равновесной, а заканчивается при температуре на 26% выше. Температурный интервал затвердевания при этом сокращается в 3,6 раза. Температуры начала и окончания превращения γ-Fe в α-Fe пони- жаются относительно равновесной на 6 и 13% соответственно. Особенности фазовых превращений наночастиц заключаются не только в изменении температурно-кинетических параметров, но и теплот фазовых превращений (рис. 17). Результаты экспериментов показали, что при нагреве наночастиц теплоты превращения γ-Fe в α-Fe, α-Fe в γ-Fe и плавления аустенита, соответственно, в 1,6; 2,1 и 18 раз меньше равновесных значений для массивных материалов (рис. 17, а, в). В случае охлаждения массивного материала, полученного в результате расплав- ления наночастиц, теплота затвердевания уменьшается в 8,6 раза, а пре- вращения γ-Fe в α-Fe — в 3,2 раза по сравнению с традиционными массивными железоуглеродистыми материалами в равновесных условиях (рис. 17, б, в). 125 -0,5 -0,3 -0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 -0,9 -0,7 -0,5 -0,3 -0,1 0,1 0,3 230 330 430 530 630 730 830 930 1030 1130 1230 Д С К п ри о хл аж де ни и, м В т/ м г Д С К п ри н аг ре ва ни и, м В т/ м г Температура, оС γ-Fe → α-Fe, Q = 29 Дж/г 3Fe + 4Н2О = Fe3О4 + 4Н2, Q = -5,8 Дж/г Q = -137,1 Дж/г α-Fe → γ-FeFe3О4 + 2С = 3Fe + 2CO2 Cг + γ-Fe → раствор С в γ-Fe, Q = -0,6 Дж/г Плавление аустенита, Q = -14,95 Дж/г γ-Fe → α-Fe, Q = 32,14 Дж/г Q = -14,9 Дж/г Затвердевание аустенита Выделение графита из аустенита Рис. 14. Кинетика фазовых превращений наночастиц порошка, содержащего 45,5% (мас.) α-Fe и 54,5% (мас.) γ-Fe, в процессе нагрева () и массивного материала при охлаждении (- - -). Скорость нагрева и охлаж- дения — 20 оС/мин. 126 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 М ас са , % Температура, оС Нагрев Охлаждение Рис. 15. Изменение массы порошка, содержащего наночастицы α-Fe (45,5% (мас.)) и γ-Fe (54,5% (мас.)), в процессе нагрева и массивного материала при охлаждении. Нагрев и охлаждение в аргоне со скоростью 20 оС/мин. а б Рис. 16. Наночастицы железа, частично покрытые графитом, до нагрева (а) и структура графитизированной стали (б), полученной в результате охлаждения расплава от 1300 оС. -30 -20 -10 0 10 20 30 Т еп ло та , Д ж /г Feγ→Feα Feα→Feγ Растворение C в Feγ Плавление аустенита 0 5 10 15 20 25 30 35 Т еп ло та , Д ж /г Feγ→Feα Затвердевание (выделение Feγ и С) а б -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 Т еп ло та , Д ж /г Feγ→Feα Feα→Feγ Плавление аустенита в Рис. 17. Значения теплот фазовых превращений при нагреве наночастиц, содержащих 45,5% (мас.) α-Fe и 54,5% (мас.) γ-Fe (а), и при охлаж- дении массивного материала, полу- ченного в результате их плавления и затвердевания при охлаждении от 1300 оС (б); в — массивный сплав Fe—С. 127 Выводы Температура фазовых превращений нанообъектов в равновесных условиях зависит от их формы, чистоты поверхности и соотношения величины свободных энергий исходной и образующейся фаз. Когда увеличение свободной энергии исходной нанофазы, которое происходит при переходе материала из массивного в наноразмерное состояние, полностью наследуется образующейся в процессе фазового превращения нанофазой, наблюдается равенство температур фазового рав- новесия массивного и наноразмерного материалов. Если в процессе образования новой нанофазы наследуется часть исходной свободной энергии, то температура фазового равновесия нанообъектов по сравнению с массивными материалами понижается. При этом с уменьшением размеров наночастиц эффективность понижения температуры повы- шается. Когда увеличение свободной энергии нанофазы, образующейся в результате фазового превращения, больше исходной, температура фазового равновесия наноразмерных фаз по сравнению с массивным материалом увеличивается. При этом уменьшение размеров нанообъектов сопровождается возрастанием температуры. Анализ результатов экспериментов показал, что в наночастицах, полученных электроискровой обработкой медных и железных гранул в воде и органической жидкости, температуры фазовых превращений понижа- ются по сравнению с массивным материалом. В железосодержащих наночастицах окисление железа водяным паром до оксида FeO заканчивается, а восстановление оксида Fe3O4 водородом до FeO начинается при температурах, соответственно, на 186 и 108 оС ниже, чем в массивных материалах при равновесных условиях. Результаты исследования кинетики фазовых превращений в наночас- тицах показали, что средняя скорость окисления железа водяным паром до FeO составляет 14,5 нм/мин, это в 1,8—2,6 раза выше, чем массивного железа. По сравнению с массивным материалом температурный интервал фазовых превращений при восстановлении CuO водородом сокращается в 9,8 раз, при растворении графита в наночастицах γ-Fe в процессе нагрева — в 13 раз, при плавлении — в 5 раз, а при затвердевании в случае охлаждения — в 3,6 раза. 1. Физическое металловедение: в 3-х т./ Под ред. Р. У. Кана, П. Т. Хаазена. Т. 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. — М. : Металлургия, 1987. — 2. — 624 с. 2. Пат. 38458 України. Спосіб отримання ультрадисперсного порошку / [К. Г. Ло- патько, Є. Г. Афтанділянц, А. А. Щерба та ін.] // БИ. — 2009. — № 1. 3. Пат. 38461 України. Пристрій для отримання колоЧдних розчинів ультрадис- персних порошків металів / [К. Г. Лопатько, Є. Г. Афтанділянц, А. А. Щерба та ін.] // БИ. — 2009. — № 1. 4. Пат. 38459 України. Маточний колоЧдний розчин металів / [К. Г. Лопатько, Є. Г. Афтанділянц, С. М. Каленська та ін.] // БИ. — 2009. — № 1. 5. Поверхностные явления и фазовые превращения в конденсированных пленках / [Н. Т. Гладких, С. В. Дукаров, А. П. Крышталь и др.] // Харьков : ХНУ имени В. К. Ка- разина, 2004. — 276 с. 6. Методы получения и свойства нанообъектов: (Учеб. пособие) / [Н. И. Минько, В. В. Строкова, И. В. Жерновский и др.]. — M. : Флинт: Наука, 2009. — 168 с. 128 7. Гусев А. И. Нанокристаллические материалы / А. И. Гусев, А. А. Ремпель. — М. : Физматлит, 2001. — 224 с. 8. Петров Ю. И. Кластеры и малые частицы. — М. : Наука, 1986. — 368 с. 9. Андриевский Р. А. Порошковое материаловедение. — М. : Металлургия, 1991. — 205 с. 10. Морохов И. Д. Ультрадисперсные металлические среды / И. Д. Морохов, Л. И. Трусов, С. П. Чижик. — М. : Атомиздат, 1977. — 264 с. 11. Морохов И. Д. Физические явления в ультрадисперсных средах / И. Д. Морохов, Л. И. Трусов, В. Н. Лаповок. — М. : Энергоатомиздат, 1984. — 224 с. Фазові перетворення в наночастинках, отриманих електроіскровою обробкою металевих гранул Є. Г. Афтанділянц, К. Г. Лопатько, Я. В. Заулічний, М. В. Карпець, А. А. Щерецкий Наведено результати дослідження фазових перетворень в наночастинках, отриманих електроіскровою обробкою мідних і залізних гранул у воді та органічній рідині. Встановлено закономірності зміни рівноважних температур фазових перетворень в наночастинках залежно від форми, чистоти поверхні і співвідношення вільних енергій вихідних нанооб’єктів і нанооб’єктів, які утворюються внаслідок фазового перетворення. Наведено діаграми стану подвійних сплавів I, ІІ, ІІІ та IV роду в нанорозмірному і масивному станах. Експериментально визначено термо- кінетичні параметри фазових перетворень при нагріві наночастинок, що містять мідь (CuO → Cu2O) і залізо (α-Fe→ FeO, Fe3O4 → FeO, γ-Fe → α-Fe, α-Fe → Fe3O4, Fe3O4 → Fe, α-Fe → γ-Fe, розчинення С в γ-Fe, плавлення аустеніту), і охолодженні масивного матеріалу, отриманого в результаті розплавлення залізовмісних наночас- тинок (затвердіння аустеніту, виділення вуглецю з аустеніту і γ-Fe → α-Fe-перетво- рення). Встановлено теплоти перетворень γ-Fe → α-Fe, α-Fe → γ-Fe, розчинення С в γ-Fe і плавлення аустеніту при нагріві наночастинок, а при охолодженні масивного матеріалу, отриманого в результаті розплавлення залізовмісних наночастинок, — теплоти затвердіння аустеніту та γ-Fe → α-Fe-перетворення. Ключові слова: електроіскрова обробка, наночастинка, залізо, мідь, фаза, перетворення, температура, швидкість. Phase transformations in nanoparticles produced by electrospark treatment of metallic granules Y. G. Aftandilyants, К. G. Lopatko, Y. V. Zaulichnyy, M. V. Karpets, A. A. Sheretskyi The results of the study of phase transformations in nanoparticles produced by electric electrospark treatment of copper and iron granules in water and organic liquids are shown. The laws of change equilibrium temperatures of phase transformations in nanoparticles depending of the shape, surface finish and ratio of the free energies of the initial and the formed nanoparticles was defined. The phase diagrams of binary alloys I, II, III and IV of the types in the nanoscale and bulk state are shown. Experimentally determined parameters termokinetics phase transformations during heating nanoparticles containing copper (CuO → Cu2O) and iron (α-Fe → FeO, Fe3O4 → FeO, γ-Fe → α-Fe, α-Fe → Fe3O4, Fe3O4 → Fe, α-Fe → γ-Fe, dissolution C in γ-Fe, melting austenite), and the at cooling of the bulk material, obtained after melting of the iron nanoparticles (austenite solidification, carbon precipitation from of the austenite and γ-Fe → α-Fe transformation). Heat transformations γ-Fe → α-Fe, α-Fe → γ-Fe, dissolution C in γ-Fe, austenite melting during heating nanoparticles and austenite solidification, also γ-Fe → α-Fe transformations during cooling of the bulk material, obtained after melting of the iron nanoparticles were determined. Keywords: electrical spark treatment, nanoparticle, iron, copper, phase, transformation, temperature, rate.

Фазовые превращения в наночастицах, полученных электроискровой обработкой металлических гранул

Institution

Similar Items