Машиностроение. Металлургия

Механохимическая реакция – это явление образования новой фазы или химического соединения под действием механического удара. Оно возникает благодаря одновременному переключению химических связей и межатомным сдвигам. Результатом является понижение свободной энергии системы, состоящей из групп атомов. Мартенситный переход можно рассматривать как разновидность супер-Аррениусовской релаксации или механохимической реакции. В нашем эксперименте после механического удара был обнаружен мартенсит деформации. Согласно [2] мартенсит деформации, получаемый при динамическом нагружении, может составлять не более 1,5-2 % от объема образца. Из нашего эксперимента следует, что этот объем значительно больше.

При анализе диаграмм фазовых переходов в массивных образцах и в малых частицах с пентагональной симметрией видно, что равновесному состоянию фазы с ГЦК-решеткой соответствует меньший объем, чем неравновесному состоянию с икосаэдрической структурой. И.С. Ясников предлагает схему формирования зародышей икосаэдрической фазы при образовании дисклинаций в ГЦК-кристалле. Сопоставляя данные, полученные с помощью рентгеновской и электронной дифракции, можно заключить, что в пленках Fe₆₅Ni₃₅C вырастают «монокристаллиты» со структурой, в которой отсутствует дальний порядок с точки зрения структурной кристаллографии. Нано­кристаллиты с осью зоны типа [110] ориентированы относительно друг друга как блоки мозаики и создают имитацию монокристалла. Исследование атомной структуры неравновесных фаз, возникающих после взрывной кристаллизации в нанокристаллических пленках CoPd, Fe₂Tb, Fe-C, Co-C, показали, что структура пленок перечисленных составов идентифицирована как Франк-Касперовская тетраэдрически плотно упакованная (кубическая фаза Лавеса). Важной особенностью такой структуры является возможность сжатия-растяжения ее элементарного объема до 30 %.

Подтверждением правильности выбранной модели может служить следующий эксперимент. Образцы фольги стали 110Г13Л подвергались лазерному облучению. Рентгеноструктурный анализ показал, что интенсивность рефлексов (311) и (222) значительно выше интенсивности рефлекса от плоскостей типа (111).
Выводы

1. Под действием механического удара как в массивных, так и в пленочных образцах системы Fe-Mn могут происходить механохимические реакции.

2. Продуктами реакции могут быть как мартенсит деформации, так и квазикристаллические фазы.

3. Эффекты увеличения параметра решетки аустенита до 3,62 Å и аномального уменьшения параметра решетки мартенсита деформации подтверждают гипотезу о зарождении квазикристаллических кластеров в процессе ударной нагрузки.