Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені
Microscopic structures and the phase composition of an iron target which are formed at alloying by silicon carbide are investigated by electronic and optical microscopies and X-ray analysis. It is established that the combination of complex actions of repeated pulsing mechanical shocks and a pulsing...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5775 |
| 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: | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені / В.Ф. Мазанко, К.М. Храновська, В.М. Стаценко // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 98-101. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859604526236958720 |
|---|---|
| author | Мазанко, В.Ф. Храновська, К.М. Стаценко, В.М. |
| author_facet | Мазанко, В.Ф. Храновська, К.М. Стаценко, В.М. |
| citation_txt | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені / В.Ф. Мазанко, К.М. Храновська, В.М. Стаценко // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 98-101. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Microscopic structures and the phase composition of an iron target which are formed at alloying by silicon carbide are investigated by electronic and optical microscopies and X-ray analysis. It is established that the combination of complex actions of repeated pulsing mechanical shocks and a pulsing current leads to superdeep penetration of SiC into an iron target. It is shown that the machining under specified conditions leads to the formation of a structure of iron including its silicides and corpuscles of a SiC powder.
|
| first_indexed | 2025-11-28T01:50:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
8 • 2008
МАТЕРIАЛОЗНАВСТВО
УДК 534.2
© 2008
В.Ф. Мазанко, К.М. Храновська, В.М. Стаценко
Вплив карбiду кремнiю на мiкроструктуру та фазовий
склад залiзної мiшенi
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Ю.М. Ковалем)
Microscopic structures and the phase composition of an iron target which are formed at alloying
by silicon carbide are investigated by electronic and optical microscopies and X-ray analysis.
It is established that the combination of complex actions of repeated pulsing mechanical shocks
and a pulsing current leads to superdeep penetration of SiC into an iron target. It is shown that
the machining under specified conditions leads to the formation of a structure of iron including
its silicides and corpuscles of a SiC powder.
Легування виробiв з металiв та сплавiв порошками рiзного складу є ефективним способом
пiдвищення експлуатацiйних характеристик матерiалiв. Найбiльш ефективними є динамiчнi
способи легування. Однак до недавнього часу вважалося, що частинки при ударнiй взаємо-
дiї з твердими тiлами, якi деформуються, можуть проникати у них на невелику глибину,
яка складає лише декiлька їх дiаметрiв. Водночас у 80-х роках XX столiття було з’ясовано,
що у деяких випадках частинки можуть проникати у твердi тiла на глибину, яка переви-
щує 103 їх радiуса. Це явище називається ефектом надглибокого проникнення [1]. У робо-
тi [2] наведено умови, за яких вiн реалiзується. Глибина проникнення частинок iз середнiм
розмiром 100 мкм в матерiал перешкоди (мiшенi) сягає декiлькох сантиметрiв. При цьому
доля частинок, яка проникає у мiшень, складає близько 1%. Розгiн частинок здiйснюється
за допомогою вибухового прискорювача (швидкiсть частинок досягає 1 км/с).
Недолiками розглянутого методу легування є обмежена кiлькiсть порошку, що проникає
у матерiал мiшенi (як вiдзначено вище, близько 1%), а також необхiднiсть застосування
складної в експлуатацiї технiки.
У зв’язку з цим виникла необхiднiсть пошуку нових фiзичних пiдходiв та технологiчних
прийомiв для спрощення та пiдвищення ефективностi способу обробки металiв та сплавiв,
який розглядається. Вирiшенню цих задач i присвячена дана робота.
Матерiали та методики експерименту. Зразки (мiшенi) з технiчного залiза (99,9%
Fe) мали форму пластинки з розмiрами 10×100×0,5 мм. Використовували частинки карбiду
кремнiю SiC сферичної форми iз середнiм розмiром 50 мкм. Обробку зразкiв здiйснювали на
98 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №8
Рис. 1. Схема розмiщення плит при легування залiзної мiшенi карбiдом кремнiю:
1 — ударник; 2 — стальна плита; 3 — залiзна плита; 4 — залiзна мiшень; 5 — стальна плита. Двостороння
стрiлка вказує напрям руху ударника, одностороння — напрям протiкання струму; кружечками позначено
порошок SiC
Рис. 2. Мiкроструктура перерiзу залiзної мiшенi пiсля легування порошком SiC
спецiально розробленiй установцi (рис. 1) за кiмнатної температури в умовах комплексної дiї
вздовж мiшенi iмпульсного струму густиною 1 А/мм2 та iмпульсного механiчного ударного
впливу з частотою 50 Гц по стальнiй плитi розмiром 20 × 60 × 3 мм, яка розмiщується на
залiзнiй плитi розмiром 10 × 15 × 0,5 мм, що притискає порошок до мiшенi. Швидкiсть
мiграцiї частинок у мiшень складала 1–2 мкм/с, тривалiсть впливу — 1 год.
Дослiдження мiкроструктури виконанi з використанням мiкроскопу МIМ-8, електрон-
ного мiкроскопу марки JEOL у режимi вiдображених електронiв (мiкрозондовий ана-
лiз на вмiст кремнiю). Рентгеноструктурнi дослiдження проводились на дифрактометрi
ДРОН-3 М у CuKα випромiненнi. Швидкiсть зйомки становила 0,1 градуса за хвилину.
Результати та їх обговорення. Результати дослiдження мiкроструктури перерiзу за-
лiзної мiшенi пiсля легування її порошковими частинками SiC наведено на рис. 2. На знiмку
спостерiгаються три областi: шар порошку, який не потрапив до мiшенi (1), область перерiзу
мiшенi, на якiй спостерiгаються канали, що формуються внаслiдок впровадження порош-
ку (2), та тильна сторона перерiзу, вздовж якої вiн накопичується (3), пiсля проходження
вздовж мiшенi.
Рентгенограма перерiзу залiзної мiшенi пiсля легування порошком SiC демонструє при-
сутнiсть основної фази силiциду FeSi2, є лiнiї Fe3Si, α — Fe та SiC. Порiвняння отриманої
рентгенограми з рентгенограмою для вихiдного залiза надало змогу зробити висновок про
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №8 99
Рис. 3. Електронно-мiкроскопiчний знiмок перерiзу залiзної мiшенi, насиченої карбiдом кремнiю
Рис. 4. Розподiл кремнiю по перерiзу залiзної мiшенi пiсля легування порошком карбiду кремнiю, знятий
у режимi вiдображених електронiв Si
те, що кiлькiсть та iнтенсивнiсть лiнiй для α — Fe зменшується, натомiсть вмiст силiци-
дiв залiза у мiшенi збiльшується. Вiдсутнiсть рефлексiв вiд Fe3С можна пояснити тим, що
вуглець, який утворюється при розпадi SiC, переважно знаходиться у атомарному станi
в мiкротрiщинах, якi утворюються при ударнiй обробцi.
Результати дослiдження мiкроструктури перерiзу залiзної мiшенi насиченої карбiдом
кремнiю демонструє рис. 3, звiдки видно, що розмiри та форма частинок SiC досить суттєво
вiдрiзняються вiд їх вихiдної сферичної форми. Частинки невеликого розмiру, що спосте-
рiгаються на знiмку, можуть бути силiцидами залiза.
Аналiз розподiлу кремнiю по перерiзу залiзної мiшенi наведений на рис. 4. На знiмку
спостерiгаються областi скупчення кремнiю (свiтлi плями), що входить до складу карбiду
кремнiю, та невеликi за розмiром бiлi точки, що можуть бути iдентифiкованi як кремнiй,
що входить до складу силiцидiв залiза.
Експериментальнi результати, отриманi в данiй роботi, можна пояснити таким чи-
ном. При iмпульсному механiчному ударному впливовi формується розвинута дислокацiйна
структура. В той же час, вiдбувається розпад порошку SiC на складовi Si та C подiбно до
того, як це має мiсце у випадку розпаду цементиту при ППД [3]. На наш погляд, струк-
турний стан системи Fe−SiC визначається рiвновагою залiза (матрицi), порошку SiC та
тим, що утворюється внаслiдок розпаду SiC на Si та C. Пластична деформацiя, що має
мiсце при ударнiй обробцi, сприяє прискореному переносу атомiв вуглецю з SiC до дислока-
цiй, з наступним утворенням атмосфер Коттрелла. Натомiсть кремнiй має бiльше хiмiчне
100 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №8
спорiднення до залiза порiвняно з вуглецем, тому вiдбувається розпад SiC з подальшим
утворенням силiцидiв залiза iз рiзним стехiометричним складом, що пiдтверджується да-
ним рентгенофазового аналiзу. Комплексний вплив на залiзну мiшень iмпульсного струму
та перпендикулярно направленого вiдносно неї iмпульсного ударного механiчного впливу
сприяє проникненню частинок порошку в неї внаслiдок короткочасного зниження мiцностi
зсуву на фронтi ударної хвилi, подiбно до того, як це вiдбувається у випадку надглибоко-
го проникнення частинок в активоване пружно-пластичне середовище [4]. Такий стан, що
сприяє проникненню порошкового матерiалу у мiшень, досягають за рахунок iмпульсного
ударного впливу. Посиленню збудження, що призводить до ще бiльшого проникнення поро-
шку у мiшень, сприяє збiльшення амплiтуди коливань атомiв у вузлах кристалiчної гратки
матерiалу нагрiванням мiшенi внаслiдок пропускання електричного струму крiзь неї. Бага-
тократнiсть впливу забезпечує максимальне проникнення порошкового матерiалу у мiшень.
Отже, поєднання комплексної дiї багатократного iмпульсного механiчного ударного
впливу та iмпульсного струму призводить до надглибокого проникнення порошку SiC у за-
лiзну мiшень, а також пiдвищує ефективнiсть процесу легування внаслiдок збiльшення долi
частинок, якi потрапляють у неї.
1. Андилевко С.К., Романов Г. С., Уширенко С.М. Сверхглубокое проникание дискретних микрочас-
тиц // Всесоюз. совещание по детонации. – Красноярск, 1991. – С. 38–42.
2. Уширенко С.Н. Сверглубокое проникание частиц в преграды и создание композиционных материа-
лов. – Минск: Изд. НИИ импульсных процессов, 1998. – 209 с.
3. Гаврилюк В.Г. Распределение углерода в стали. – Киев: Наук. думка, 1987. – 208 с.
4. Колмагоров В.Л., Залазинский А.Г., Залазинская Е.А. О сверхглубоком проникании частицы в упру-
гопластическую среду // VII Забабахинские научные чтения. – Снежинск, 2003. – С. 1–16.
5. Алексенцева С. Е., Кривченко А.Л. Анализ условий сверхглубокого проникания порошкових частиц
в металлическую матрицу // Журн. техн. физики. – 1998. – 86, № 7. – С. 124–125.
Надiйшло до редакцiї 15.02.2008Iнститут металофiзики iм. Г.В. Курдюмова
НАН України, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №8 101
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5775 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T01:50:10Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мазанко, В.Ф. Храновська, К.М. Стаценко, В.М. 2010-02-04T16:38:51Z 2010-02-04T16:38:51Z 2008 Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені / В.Ф. Мазанко, К.М. Храновська, В.М. Стаценко // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 98-101. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5775 534.2 Microscopic structures and the phase composition of an iron target which are formed at alloying by silicon carbide are investigated by electronic and optical microscopies and X-ray analysis. It is established that the combination of complex actions of repeated pulsing mechanical shocks and a pulsing current leads to superdeep penetration of SiC into an iron target. It is shown that the machining under specified conditions leads to the formation of a structure of iron including its silicides and corpuscles of a SiC powder. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Матеріалознавство Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені Мазанко, В.Ф. Храновська, К.М. Стаценко, В.М. Матеріалознавство |
| title | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| title_full | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| title_fullStr | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| title_full_unstemmed | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| title_short | Вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| title_sort | вплив карбіду кремнію на мікроструктуру та фазовий склад залізної мішені |
| topic | Матеріалознавство |
| topic_facet | Матеріалознавство |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5775 |
| work_keys_str_mv | AT mazankovf vplivkarbídukremníûnamíkrostrukturutafazoviiskladzalíznoímíšení AT hranovsʹkakm vplivkarbídukremníûnamíkrostrukturutafazoviiskladzalíznoímíšení AT stacenkovm vplivkarbídukremníûnamíkrostrukturutafazoviiskladzalíznoímíšení |