Начальная стадия механического сплавления в бинарных системах на основе Si, Al, Mg и Cr с Fe: типы и кинетика твердофазных реакций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Колодкин, Денис Александрович

• Колодкин, Денис Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Колодкин, Денис Александрович

Оглавление

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Формирование наноструктуры и ее характерные особенности

1.2. Существующие микроскопические механизмы механического сплавления

1.3. Кинетические особенности механохимического синтеза

1.4. Литературные данные по механическому сплавлению в бинарных системах на основе Cr, Al, Si и Mg с Fe

1.4.1. Равновесные диаграммы состояния систем Cr-Fe, Al-Fe, Si-Fe и Mg-Fe

1.4.2. Система Cr-Fe

1.4.3. Система Al-Fe

1.4.4. Система Si-Fe

1.4.5. Система Mg-Fe

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования

2.1. Характеристика исходных материалов

2.2. Механическая обработка бинарных смесей в шаровой планетарной мельнице

2.3. Термообработка образцов

2.4. Рентгеновская дифракция

2.5. Мёссбауэровская спектроскопия

2.6. Оже-спектрометрия

ГЛАВА 3. Твердофазные реакции при механическом сплавлении бинарных смесей на основе Si (Al, Сг) с высокой концентрацией Fe

3.1. Смесь Si(70)Fe(30)

3.2. Смесь Al(68)Fe(32)

3.3. Смесь Cr(80)Fe(20)

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. Зондовая мёссбауэровская спектроскопия начальной стадии механического сплавления в бинарных системах состава Si(Al, Mg, Cr)9957Fe,

4.1. Система Si-Fe

4.2. Система Al-Fe

4.3. Система Mg-Fe

4.4. Система Cr-Fe

4.5. Выводы

ГЛАВА 5. Кинетика начальной стадии механического сплавления в бинарных системах состава А1(81, Сг)995?Ре1

5.1. Анализ экспериментальных данных

5.2. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Начальная стадия механического сплавления в бинарных системах на основе Si, Al, Mg и Cr с Fe: типы и кинетика твердофазных реакций»

Введение

За более чем 40-летний период изучения механоактивация (механическое сплавление и измельчение) получила признание в качестве одного из методов, используемых в нанотехнологии. Тем не менее, вплоть до настоящего времени используется эмпирический подход при разработке функциональных материалов, несмотря на огромное количество экспериментальных данных, полученных в этой области исследований [1]. Можно выделить две основные причины сложившейся ситуации. Как правило, отсутствует возможность проведения исследований «in situ», особенно при механической обработке материалов в различного вида мельницах. В результате, о механизмах механоактивации делаются заключения на основе экспериментальных данных, полученных для релаксированного состояния. Вторая причина заключается в сложности процесса, определяемого многими факторами (температура, тип материала измельчающих тел, соотношение масс шаров и измельчаемого материала, среда измельчения и т. д.). Как следствие, существует более десятка моделей механоактивации, ни одна из которых не может объяснить всю совокупность имеющихся экспериментальных результатов [2]. Из сказанного следует, что и в настоящее время являются актуальными экспериментальные исследования, направленные на выяснение микроскопических механизмов механоактивации.

Одним из способов, дающих полезную информацию при анализе микроскопических механизмов механического сплавления (МС), является детальное изучение типов и кинетики твердофазных реакций на начальной стадии МС в бинарных системах с преобладающим содержанием одного из компонентов и с возможностью использования экспериментальных методов исследования не только на мезоскопическом, но и на микроскопических уровнях. Таким образом были изучены бинарные металлические системы на основе Fe (см., например, [3-5]. Возможность изучения начальных стадий МС в этих системах была обеспечена прежде всего использованием мёссбауэровской спектроскопии на ядрах изотопа 57Fe, дающей информацию о характеристиках локального окружения атомов Fe.

В меньшей степени, особенно при получении количественных характеристик процесса МС, изучены бинарные системы, в которых Fe выступает в качестве второго неосновного компонента. Следует отметить, что при малых концентрациях Fe (< 5 ат. %) качественная экспериментальная информация может быть получена только при использовании зондовой мёссбауэровской спектроскопии, в которой используется Fe, обогащенное изотопом 57Fe. Первые успешные попытки использования зондовой

мёссбауэровской спектроскопии были продемонстрированы при анализе механизмов МС и особенностей наноструктурного состояния на смесях с такими базовыми элементами, как W, Мо, Y [6-8]. В настоящей работе для изучения МС в качестве базовых элементов выбраны Mg, Al, Si и Сг. Вторым компонентом являлось Fe либо естественное при достаточно большом его содержании в исходных смесях от 20 до 32 ат. %, либо Fe, обогащенное до 95 % изотопом 57Fe при общем содержании Fe 1 ат. %, что обеспечивало проведение качественных мёссбауэровских исследований.

Выбранные базовые элементы характеризуются различными структурами: ГПУ Mg, ГЦК Al, Si со структурой алмаза и ОЦК Сг. Их равновесные диаграммы с Fe имеют также значительные отличия [9]. В системе Mg-Fe отсутствуют какие-либо соединения и взаимная растворимость как в твердом, так и в жидком состояниях. Системы Al-Fe и Si-Fe характеризуются наличием соединений и упорядоченных сплавов, Fe практически не растворяется в твердом состоянии ни в Si, ни в Al. В системе Cr-Fe при температуре выше 830 °С существует неограниченная взаимная растворимость. Ожидалось, что проведение исследований в идентичных условиях позволит не только выявить индивидуальные особенности микроскопических механизмов МС в этих системах, но и обеспечит экспериментальную базу данных для выявления главных факторов в механизме и кинетики механохимических твердофазных реакций.

Исходя из сказанного, целью работы являлось - исследование структурно-фазовых превращений на начальной стадии механического сплавления в бинарных системах на основе Mg, Al, Si и Сг с Fe. Для достижения данной цели решались следующие задачи:

1. Механическое сплавление бинарных систем с атомным соотношением в смесях Al(68)/Fe(32), Si(70)/Fe(30), Cr(80)/Fe(20), Mg(99)/57Fe(l), Al(99)/57Fe(l), Si(99)/57Fe(l) и Cr(99)/57Fe(l);

2. Исследование твердофазных реакций на начальной стадии МС в механосинтезированных системах;

3. Анализ структурно-фазовых изменений в исходных базовых элементах на примере смесей Mg(99)/57Fe(l), Al(99)/57Fe(l), Si(99)/57Fe(l) и Cr(99)/57Fe(l);

4. Анализ микроскопической модели начальной стадии МС и кинетики МС в механосинтезированных системах;

5. Сравнительный количественный анализ кинетики МС для бинарных систем на основе Mg, Al, Si и Сг.

Научная новизна работы

1. Впервые с использованием зондовой мёссбауэровской спектроскопии установлены типы и кинетические особенности ТФР на начальной стадии МС в бинарных системах 81(А1, Сг)-57Ре(1 ат. %).

2. Впервые показано, что для осуществления механохимического синтеза требуется достижения критического размера зерна Ькр = 25-40 нм в базовых элементах. Тип базового элемента определяет необходимую дозу механической энергии для достижения Ькр , увеличивающуюся в ряду Сг, 81, А1,

3. Впервые показано, что независимо от типа базового элемента максимальное значение производной выхода продукта реакции на начальной стадии МС dN/d(lgD) осуществляется при одинаковом размере зерен Ь = 17 ± 2нм (ТУ - выход продуктов реакции, £> - доза механической энергии).

4. Впервые в идентичных условиях механической обработки экспериментально продемонстрирована определяющая роль химического взаимодействия базовых элементов с Бе, увеличивающаяся в ряду Mg, А1, 81, Сг.

Научная и практическая значимость работы

Полученные в работе данные являются необходимыми для разработки теоретических микроскопических моделей механического сплавления в неорганических системах и представляют интерес для прогнозирования поведения изделий из 81, А1, и Сг в условиях интенсивных пластических деформаций. В частности, необходимо учитывать, что адсорбированные атомы (С, О и т. д.) на поверхности частиц материала, подвергаемого интенсивной пластической деформации, вступают в процесс механического сплавления и, как следствие, изменяется химический состав и параметр решетки деформированного материала.

Положения, выносимые на защиту:

1. Начальной стадии механического сплавления предшествует подготовительный этап, связанный с достижением критического размера зерна Ькр в базовом элементе, ниже которого появляются первые продукты реакции механохимического синтеза. Тип базового элемента определяет необходимую дозу механической энергии для достижения Ькр, увеличивающуюся в ряду Сг, 81, А1, М§. Характерные величины Ькр находятся в пределах от 25 до 40 нм.

2. В начальную стадию МС включаются проникновение атомов Ре по границам зерен базового элемента М, формирование твердых растворов М-Ре в интерфейсах и объеме зерен и/или кластеров М-Ре по типу существующих метастабильных и стабильных фаз в системе М-Ре. Завершением начальной стадии МС является

формирование первой фазы. В случае неограниченной взаимной растворимости в системе M-Fe начальная стадия является единственной стадией МС.

3. Типы продуктов реакций на начальной стадии механического сплавления бинарных систем на основе Si(Al, Mg, Сг) с Fe: кластеры Si-Fe с локальным атомным окружением атомов Fe по типу деформированной фазы a-FeS¡2; атомы Fe в твердорастворном состоянии (позиции замещения) и кластеры Fe-Al по типу метастабильных фаз Al б Fe и Al 9 Fe 2; атомы Fe в твердорастворном состоянии (позиции внедрения) в интерфейсах Mg; твердые растворы замещения Fe в Сг вначале в интерфейсах, затем в объеме зерен Сг.

4. Независимо от типа базового элемента максимальное значение производной выхода продукта реакции на начальной стадии механического сплавления dN/d(lgD) осуществляется при одинаковом размере зерен L = 17 нм (N - выход продуктов реакции, D - доза механической энергии).

5. Химическое взаимодействие играет определяющую роль в процессе механического сплавления и химическая активность с Fe возрастает в ряду Mg, Al, Si, Сг. Определены величины р (средняя доза механической энергии, затрачиваемая на производство 1 % выхода реакции в диапазоне N от 30 до 70 %) для бинарных систем Si(Al, Mg, Cr)-57Fe(l ат. %): р = 0,1, 0,7, 2,0 и > 25 кДж/г для Сг, Si, Al и Mg, соответственно.

Соответствие содержания диссертации паспорту специальности, по которой она рекомендуется к защите

Содержание диссертации соответствует формуле паспорта специальности 01.04.07 -физика конденсированного состояния: «Теоретическое и экспериментальное исследование природы кристаллических и аморфных, неорганических и органических веществ в твердом и жидком состояниях и изменение их физических свойств при различных внешних воздействиях...», пункту 1: «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов...» и пункту 3: «Изучение экспериментального состояния конденсированных веществ (сильное сжатие, ударные воздействия, изменение гравитационных полей, низкие температуры), фазовых переходов в них...».

Личный вклад автора

Диссертация является самостоятельной работой, обобщающей результаты, полученные лично автором, а также полученные в соавторстве. Автор диссертации принимал личное участие в получении механически сплавленных порошков, приготовлении образцов, проведении рентгеновских и мёссбауэровских исследований.

Автором проведен качественный и количественный фазовый анализ, выполнены расчеты параметров процесса механического сплавления. Совместно с Ульяновым A.JI. проведена обработка мёссбауэровских спектров в квазинепрерывном представлении распределения сдвигов одиночных линий. Оже-исследования образцов проводились Сурниным Д.В., химический анализ проведен Дорофеевым Г.А., инфракрасные спектры получены Порсевым В.Е. Цели и задачи экспериментальных исследований по диссертационной работе сформулированы научным руководителем - Елсуковым Е.П. Обсуждение результатов для опубликования в печати проводилось совместно с соавторами.

Достоверность научных результатов обоснована использованием аттестованных порошков металлов и экспериментального оборудования отдела физики и химии наноматериалов ФТИ УрО РАН в Ижевске (Россия). Получено хорошее согласие экспериментальных результатов настоящей работы с литературными данными и более ранними исследованиями. Выводы, сделанные в диссертации, логически следуют из результатов экспериментальных исследований и не противоречат современным научным представлениям.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации — 127 страниц, включая 65 рис. и 7 табл. Список литературы содержит 174 наименования.

Во введении обсуждается актуальность темы диссертации, цели и задачи работы, научная новизна и защищаемые положения.

В первой главе дан обзор литературы, касающейся особенностей строения наноматериалов, моделей формирования наноструктуры при интенсивной пластической деформации, кинетических особенностей механохимического синтеза и микроскопических механизмов механического сплавления. Также рассмотрены равновесные системы Cr-Fe, Al-Fe, Si-Fe и Mg-Fe и литературные данные по механическому сплавлению в бинарных системах на основе Сг, Al, Si и Mg с Fe.

Во второй главе описываются методики приготовления и исследования образцов.

В третьей главе содержится исследование структурно-фазовых превращений на начальной стадии механического сплавления в бинарных системах с высокой концентрацией Fe Si(70)Fe(30), Al(68)Fe(32) и Cr(80)Fe(20) для определения формирующихся фаз в данных системах при завершении начальной стадии.

Четвертая глава посвящена исследованию начальной стадии механического сплавления в бинарных системах состава Si(Al, Mg, Cr)9957Fei с использованием зондовой мёссбауэровской спектроскопии.

В пятой главе содержится исследование кинетики начальной стадии механического сплавления в бинарных системах состава Al(Si, Mg, Cr)9957Fe,.

В заключении сформулированы основные выводы по результатам работы.

Основные результаты изложены в 7 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статье, опубликованной по материалам конференций, 1 статье в других изданиях, 8 тезисах докладов.

Работа выполнялась в рамках темы НИР «Разработка научных основ создания функциональных материалов с использованием механоактивированных нанокомпозитов в качестве прекурсоров» ГР № 01201157504, проекта РФФИ 10-03-00077 «Наноструктура и формирование фаз при интенсивной механической обработке (механическое сплавление и измельчение) бинарных металлических систем на основе Mo, Mg и AI с Fe», проекта РФФИ 12-02-31910 «Твердофазные реакции в системе Fe30Si70 при механическом сплавлении элементарных компонентов».

Апробация работы

Научные результаты, полученные в настоящей работе докладывались и обсуждались на следующих Российских и Международных конференциях и семинарах: IX и X Всероссийская школа-конференция молодых ученых «КоМУ-2011», «КОМУ-2013» (Ижевск, Россия, 2011, 2013); IV Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Суздаль, Россия, 2012); XII и XIII Международная конференция «Мессбауэровская спектроскопия и ее применение» (Суздаль, Россия, 2012, 2014); Fifteenth Annual Conference «YUCOMAT 2013» (Herceg-Novi, Montenegro, 2013); «Mössbauer Spectroscopy in Materials Science - 2014» (Hlohovec u Breclavi, Czech Republic, 2014); XV Всероссийская молодежная школа-семинар «Современные Проблемы Физики Конденсированного Состояния 2015» (Екатеринбург, Россия, 2015).

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Формирование наноструктуры и ее характерные особенности

Формирование наноструктурного состояния при интенсивной пластической деформации непосредственно связано с вопросом эволюции дислокационной структуры. Под термином наноструктурное состояние подразумевается материал, состоящий из структурных единиц с размером менее 100 нанометров. Одним из первых Фехт предложил наиболее содержательную концепцию изменения структуры чистых металлов от обычного до наноразмерного зерна при механическом измельчении [10], основываясь на экспериментальных данных просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМВР) и рентгеновской дифракции. Фехтом было показано, что структура металла последовательно проходит 3 стадии при механическом измельчении:

1. Накопление до высокой плотности дислокаций в теле зерна;

2. Взаимодействие дислокаций (аннигиляция и рекомбинация), формирование субзеренной (ячеистой) структуры;

3. Превращение субграниц ячеек в болынеугловые границы зерен.

Последняя стадия характеризуется формированием наноструктурного состояния материала, который состоит из кристаллитов размером несколько нм и болыпеугловых межзеренных границ. На завершающей стадии энергия деформации в основном расходуется на повороты нанозерен путем проскальзывания по границам по механизму сверхпластичности.

Тао и Вангом [11] также предложен механизм образования нанокристаллического состояния. Образец в виде полированной и отожженной пластины из чистого (99,95%) железа был закреплен неподвижно в вакуумной камере со стальными шарами. Шары приводились в движение с помощью виброгенератора, так что одна из поверхностей пластины испытывала периодические удары со стороны шаров. Деформационное воздействие уменьшалось вглубь образца и было максимальным на поверхности. Исследовались слои металла от поверхности в глубину. Таким образом, можно было посмотреть, как изменяется дислокационная структура в зависимости от величины напряжения.

Методами исследования были рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (ПЭМВР). Авторами построена схема смены механизмов измельчения зерна при пластической деформации.

После 1 часа поверхностной обработки образца в поверхностном слое толщиной 15 мкм обнаруживалась нанокристаллическая структура с размером 7-12 нм. На глубине 15-40 мкм наблюдалось субмикрокристаллическое зерно, на глубине 40 - 60 мкм -микрокристаллиты. Глубже (более 60 мкм) обнаруживается матрица с некоторыми признаками пластической деформации.

В основном схема смены механизмов измельчения зерна Тао, Ванга совпадает со стадиями эволюции дислокационной структуры, предложенными Фехтом. Слои матрицы в глубине образца характеризуются наличием равномерно распределенных линий дислокаций. На глубине 40 — 60 мкм наблюдаются ячейки микронных размеров, разделенные дислокационными стенками и разориентированные менее чем на Io. Далее на глубине 15-40 мкм встречаются сильнонеравновесные ячейки с размерами в длину несколько мкм (ламинарная структура). Ламели разделены более узкими границами, чем дислокационные стенки с разориентацией между собой уже в несколько градусов. Также на данной глубине наблюдается другая микроструктура - равноосные ячейки размером 200 500 нм с малыми разориентациями границ. Таким образом субграницы ячеек трансформируются в болынеугловые границы зерен за счет аккумулирования большого количества дислокаций. Присутствие дислокаций наблюдается и в самом зерне.

Самые большие значения величин напряжений и скоростей деформации имеются в самом приповерхностном слое. В этом слое наблюдается равноосная нанокристаллическая структура с болыпеугловыми границами. Авторами отмечается, что чем больше напряжения и скорость деформации, тем может быть достигнута большая плотность дислокаций, и, следовательно, тем меньше результирующий размер зерна может быть получен.

Позднее Тао [12] предложил немного другую схему измельчения зерен, обнаружив снижение подвижности дислокаций и начало активного деформационного двойникования материала с увеличением плотности дислокаций при обработке никеля и его сплавов:

1. В процессе деформирования образуются двойниковые прослойки, высокая плотность которых обеспечивает разбиение первоначальных зерен первичной структуры на тонкие ламели двойник - матрица;

2. Дислокационные стенки и различные дислокационные образования (диполи, мультиполи) образуются в ламелях;

3. В конечном итоге ламели разбиваются на блоки, которые постепенно преобразуются в отдельные нанозерна.

На сегодняшний день рассматриваются различные модели наноструктурного состояния материала, которое получено интенсивной пластической деформацией. Эти

модели основаны на представлениях о неравновесных границах зерен, состояние которых характеризуется двумя особенностями: наличием дальнодействующих упругих напряжений и избыточной энергией.

Одной из первых моделей наноструктурного состояния материала является модель Г. Гляйтера [13]. Согласно его концепции металл в нанокристаллическом состоянии содержит два компонента: упорядоченные зерна размером 5 - 20 нм и границы зерен шириной до 1 нм. При исследовании нанокристаллического Ре с помощью рентгеновской дифракции была определена сильная разупорядоченность трех внешних атомных слоев каждого кристаллита. Гляйтером была предложена модель нанокристаллического материала. Согласно данной модели твердое тело состоит из совершенных мелких кристаллитов, разделенных газоподобными рыхлыми (с малой плотностью) границами. При этом подчеркивалось, что структура границ характеризуется отсутствием как дальнего, так и ближнего атомного порядка. Атомная модель наноструктурного состояния, построенная с использованием потенциала Морзе, приведена на рис. 1.

Рис.1. Атомная модель наноструктурного материала, смоделированная с помощью потенциала Морзе (черным обозначены атомы в зернограничных областях) [13]

Немного позднее были повторены исследования образцов нанокристаллического Ре в условиях высокого вакуума. Было определено, что границы зерен в нанокристаллическом Ре более упорядочены, чем считалось ранее. Подтверждением этого явились результаты о нахождении 95 ± 6 % атомов в узлах кристаллической решетки [14].

Однако исследования с помощью ПЭМВР показали, что плотность атомов в границах зерен оказалась практически такой же, как в самих кристаллитах. Таким образом, модель газоподобных границ для объяснения реального строения наноструктуры подвергается большому сомнению.

Более реалистичной является модель наноструктурного состояния, предложенная Валиевым [15]. В данной модели вводится представление о неравновесной границе нанозерна (рис. 2). Поясняет это наличие внесенных дислокаций в границы раздела, которые обладают собственными дислокациями. Экспериментально установлен факт, что внесенные дислокации образуются путем захвата границами решеточных дислокаций.

Рис.2. Микрофотография структуры сплава А1-Си-2п после интенсивной пластической деформации. Видны сильно уширенные контуры экстинкции вдоль границ зерен [15]

В случае размера зерна порядка 100 нм (рис. 3) различаются упруго искаженные зоны - области решетки вблизи границ зерен шириной в несколько нм и центральные части зерен с совершенной кристаллической решеткой. Такие структуры типичны для нанокристаллических материалов, полученных интенсивной пластической деформацией, с размером зерен 100-200 нм.

Рис.3. Схематическое представление наноструктурного материала с размером зерна 100-200 нм [15]

Более поздние исследования в большей части подтвердили правильность модели Валиева для субмикрокристаллических сплавов с размером зерен > 100 нм. На рис. 4 показано электронное изображение с высоким разрешением границы субмикрокристаллитов сплава А1-3%М^ после интенсивной пластической деформации путем давления со сдвигом [16]. Контрастом вблизи границы выделяется искаженная зона.

Рис.4. Изображение области, содержащей границу зерна, сплава А1-3%М§ после интенсивной пластической деформации [16]

Тем не менее, видно, что кристаллографическая ширина границы согласно приведенному масштабу очень мала и составляет практически одно межплоскостное расстояние.

В работе [17] приведены результаты исследования образцов различных металлов после интенсивных внешних воздействий с помощью метода полевой ионной

микроскопии. На рис. 5 приведено полевое ионное изображение поверхности субмикрокристаллической структуры никеля после ИПД (е = 12) и удаления 662 атомных слоев. Ширина границ субзерен, согласно приведенному масштабу, составляет около 0,2 нм, что существенно меньше установленных ранее значений. Такое различие в значениях ширин можно объяснить наличием больших упругих напряжений в приграничной зоне зерна, что наблюдается на микроскопических изображениях затемнением и изменением контраста.

Рис.5. Полевое ионное изображение поверхности СМК-никеля после ИПД (стрелками показаны границы ультрадисперсных субзерен) [17]

В работах [11, 18-19] предложена общая модель формирования наноструктуры с размером зерна ~ 100 нм и фазового состава частиц порошков, измельченных в шаровых мельницах (рис. 6). Определено, что на начальном этапе процесса измельчения происходит рост плотности дислокаций. На последующих этапах образуются субструктуры кристалла путем полигонизации при высоких температурах; появляются очаги рекристаллизации в виде микрообластей, пересыщенных дислокациями; образуются и растут изолированные нанозерна; процессы рекристаллизации завершаются, и образуется наноструктура с подвижными макродислокациями; границы наноструктуры перенасыщаются примесями и происходит зарождение и рост зерен новой фазы. Однако данная модель не может объяснить формирование зерен с размерами менее 100 нм, так как в ее основе лежит предположение о наличии в теле зерна сложной дислокационной структуры и ее эволюции.

Увеличение

плотности

дислокаций

Полигонизация

Скопление дислокаций

Рекристаллизация

Рис.6. Эволюция дислокаций в частицах порошков, измельченных в шаровых мельницах [11, 18-19]

Экспериментально доказано, что при размерах зерен менее 100 нм тело зерна практически не содержит в себе дефектов [20]. Однако в основе каждой вышеперечисленной модели лежит предположение о наличии в теле зерна сложной дислокационной структуры и её эволюции.

В 70-х годах было показано, что с уменьшением размеров кристалла уменьшается вероятность возникновения в нем дефектных участков, в результате чего прочность возрастает. Было показано, что дислокации должны стремиться покинуть изолированный кристалл, когда его размер становится меньше характерной длины [21, 22]: А = аСЬ / 2 ттр

где О - модуль сдвига, Ь - вектор Бюргерса дислокации, ттр - напряжение трения решетки, а - коэффициент, зависящий от геометрии дислокаций и изменяющийся в пределах 0.1 ч- 1.0.

По мнению авторов модели [15] при уменьшении размера зерен до 10-20 нм решетка теряет строгую периодичность и наноструктурные материалы приобретают псевдоаморфную структуру (рис. 7). Отметим, что с последним утверждением, по-видимому, нельзя полностью согласиться. При размерах зерна 10-20 нм и меньше

г 1 V -у и V н- -ч V X V

1. "Ч

X ^у

О

нанокристаллические материалы дают дифракцию рентгеновских лучей и электронов, несмотря на сильное уширение рефлексов, в полном согласии с симметрией решетки кристалла. ПЭМВР дает изображение, в котором ясно различимы области границ и тела зерна. Поэтому такое состояние нельзя назвать псевдоаморфным, а скорее нанокристаллическим с предельно малым размером зерна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колодкин, Денис Александрович, 2015 год

Список литературы

1. Suryanarayana, С. Mechanical alloying and milling / С. Suryanarayana. - Marcel Dekker Inc. New York. NY. - 2004.

2. Григорьева, Т.Ф. Механохимический синтез в металлических системах / Т.Ф Григорьева, А.П. Баринова, Н.З. Ляхов. - Новосибирск: Параллель, 2008.

3. Повстугар, И.В. Кинетические и структурные аспекты механохимического синтеза в системах Fe-X / И.В. Повстугар. Дис. канд. физ.-мат. наук. М.: Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, 2003.

4. Бутягин, П.Ю. О реакционной способности твердых тел в процессе механохимического синтеза / П.Ю. Бутягин, И.В. Повстугар // ДАН. - 2004. - Т. 398. -№5.-С. 635-638.

5. Yelsukov, Е.Р. Mechanical alloying in binary Fe-M (M = С, В, Al, Si, Ge, Sn) system / E.P. Yelsukov, G.A. Dorofeev // J. Mater. Sci. - 2004. - V. 39. - P. 5071-5079.

6. Rixecker, G. Grain boundaries in nanocrystalline tungsten probed by 57Fe Mossbauer spectroscopy / G. Rixecker, R. Birringer, U. Gonser, H. Gleiter // Phys. Stat. Sol. A. - 1999. -V. 173. - P. 305-316.

7. Rixecker, G. Mossbauer spectroscopy studies of defect structure and alloying effect in nanostructure materials / G. Rixecker // Hyperfme Interact. - 2000. - V. 130. - P. 127-150.

8. Елсуков, Е.П. Зондовая мёссбауэровская спектроскопия границ зерен нанокристаллической системы Мо-О, полученной механическим сплавлением / Е.П. Елсуков, А.В. Протасов // Письма в ЖЭТФ. - 2010. - Т. 92. С. 827-832.

9. Кубашевски, О. Диаграммы состояния двойных систем на основе Fe / О. Кубашевски. - М.: Металлургия, 1985.

10. Fecht, H.J. Nanostructure formation by mechanical attrition / H.J. Fecht // Nanostruct. Mater. - 1996.-V. 6.-P. 33-42.

11. Tao, N.R. An investigation of surface nanocrystallization mechanism in Fe induced by surface mechanical attrition treatment / N.R. Tao, Z.B. Wang, W.P. Tong, M.L. Sui, J. Lu, K. Lu // Acta Mater. - 2002. - V.50. - P. 4603-4616.

12. Tao, N.R. Grain refinement at the nanoscale via mechanical twinning and dislocation interaction in a Ni-based alloy / N.R. Tao, X.L. Wu, M.L. Sui, J. Lu, K. Lu //// J. Mater. Res. - 2004. - V.19. -No.6. - P. 1623-1629.

13. Gleiter, H. Nanostructured materials: state of the art and perspectives / H. Gleiter // Nanostruct. Mater. - 1995. - V. 6. - P. 3-13.

14. Schlorke, N. In vacuo X-ray diffraction study of atomic short-range order in inert-gas-condensed Fe / N. Schlorke, J. Weissmeller, W. Dickenscheid, H. Gleiter // NanoStruct. Mater. - 1995. - V. 6. - No. 5-8. - P. 593-596.

15. Valiev, R.Z. Structure and properties of ultrafine- grained materials produced by severe plastic deformation / R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov // Mater. Sci. Eng. A. -1993.-V. 168.-P. 141-148.

16. Horita, Z. Evolution of grain boundary structure in submicrometer-grained Al-Mg alloy / Z. Horita, D.J. Smith, M. Furukawa, M. Nemoto, R.Z. Valiev, T.G. Langdon // Mater. Characterization. - 1996. - V. 37. - P. 285-294.

17. Ивченко, В.А. Полевая ионная микроскопия металлов при интенсивном внешнем воздействии / В.А. Ивченко, Б.М. Эфрос, Е.В. Попова, Н.Б. Эфрос, Л.В. Лоладзе // ФТВД. - 2003. - Т. 13. - № 3. - С. 109-116.

18. Васильев, Л.С. К анализу механизмов, ограничивающих дисперсность порошков, полученных методом механического измельчения / Л.С. Васильев, С.Ф. Ломаева // ФММ. - 2002. - Т. 93. - № 2. - С. 66-74.

19. Васильев, Л.С. О возможных механизмах эволюции наноструктур при интенсивной пластической деформации металлов и сплавов / Л.С. Васильев, И.Л. Ломаев // ФММ. -2006.-Т. 101.-№4. -С. 417-424.

20. Валиев, Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, И.В. Александров. - М.: Логос, 2000.

21. Грязнов, В.Т. О критической устойчивости дислокаций в микрокристаллах / В.Т. Грязнов, А.Е. Капрелов, А.Е. Романов // Письма в ЖЭТФ. -1989. - Т. 15. - № 2. - С. 39-44.

22. Gryaznov, V.G. Size effects of dislocation stability in nanocrystals / V.G. Gryaznov, I. A. Polonsky, A.E. Romanov, L.I. Trusov // Phys. Rev. B. - 1991. - V. 44. - No. 1. - P. 42-46.

23. Шабашов, В.А. Фазовые превращения в стали У13 при сильной холодной деформации / В.А. Шабашов, Л.Г. Коршунов, А.Г. Мукосеев, В.В. Сагарадзе, А.В. Макаров, В.П. Пилюгин, С.И. Новиков, Н.Ф. Вильданова // Проблемы нанокристаллических материалов. Екатеринбург. УрО РАН. - 2002. - С.111-133.

24. Елсуков, Е.П. Мёссбауэровская спектроскопия нанокристаллических материалов / Е.П. Елсуков, Г.Н. Коныгин, В.Е. Порсев // ФММ. - 2008. - Т. 105. - № 2. - С. 152-160.

25. Чердынцев, В.В. Особенности эволюции фазового состава при механическом сплавлении композиции Fe86,sCui3;5 / В.В. Чердынцев, С.Д. Калошкин, В.Н. Сердюков, И.А. Томилин, Е.В. Шелехов, Ю.В. Балдохин // ФММ. - 2003. - Т. 95. - № 4. - С.33-38.

26. Kaloshkin, S.D. Phase transformations and hyperfme interaction in mechanically alloyed Fe—Cu solid solution / S.D. Kaloshkin, I.A. Tomilin, G.A. Andrianov, U.V. Baldokhin, E.V. Shelekhov // Mater. Sci. Forum. - 1996. - V. 235-238. - P. 565-570.

27. Жалнин, Б.В. Формирование и особенности магнитного поведения аморфно-кристаллических наноструктур в сплавах железа / Б.В. Жалнин, С.Д. Калошкин, И.Б. Кекало, Е.В. Обручева, Е.В. Шелехов // Изв. вузов. Черная металлургия. -1996. - № 9. -С. 47-53.

28. Калошкин, С.Д. Получение пересыщенных твердых растворов и аморфных фаз при механообработке металлических систем / С.Д. Калошкин, В.В. Чердынцев // Материалы 6 научной школы стран СНГ «Вибротехнология-96». -9-14 сент. 1996 г. Одесса. - Ч. 1,-С. 8-17.

29. Benjamin, J.S. Mechanical alloying / J.S. Benjamin // Metal. Trans. - 1970. - V. 1. - P. 2943-2951.

30. Benjamin, J.S. Mechanical alloying / J.S. Benjamin // Scientific American. - 1976. - V. 234. - P. 40-58.

31. Gilman, P.S. Mechanical alloying / P.S. Gilman, J.S. Benjamin // Ann. Rev. Mater. Sci. -1983.-V. 13.-P. 279-300.

32. Gilman, P.S. The Structure and Properties of Aluminum Alloys Produced by Mechanical Alloying: Powder Processing and Resultant Powder Structures / P.S. Gilman, W.D. Nix // Metallurgical Transactions A. - 1981. -V. 12A. - № 5. - P. 813-824.

33. Hellstern, E. Glass forming ability in mechanically alloyed Fe—Cr / E. Hellstern, L. Schultz // Appl. Phys. Lett. - 1986. - V. 49. - P. 1163-1165.

34. Schultz, L. Glass formation by mechanical alloying / L. Schultz // J. Less-Common Metals. - 1988. -V. 145. - P. 233-249.

35. Samwer, K. Formation of amorphous metals by solid state reactions of hydrogen with an intermetallic compounds. Hydrogen in Disordered in Amorphous Solids/Ed. by R.C.Gust Bambakidis, J. Bowman / K. Samwer // Plenum Press. -1986. - P. 173-184.

36. Samwer, K. Early and late stages of solid state amorphization reactions / K. Samwer // J. Less-Common Metals. - 1988. - V. 140. - P. 25-31.

37. Koch, C.C. Amorphization of intermediate phases by mechanical alloying / C.C. Koch, J.S.C. Jang, P.Y. Lee // Milling. Proc. DGM Conf. on New Materials by Mechanical Alloying Techniques. October 1988. - P. 101-109.

38. Clemens, B.M. Solid-state reaction and structure in compositionally modulated zirconium-nickel and titanium-nickel films / B.M. Clemens // Phys. Rev. B. - 1986. - V. 33, - No. 11. -P. 7615-7624.

39. Баллуфи, Р. Об измерении скорости самодиффузии вдоль дислокаций в г.ц.к. металлах / Р. Баллуфи // Сб. «Термически активированные процессы в кристаллах». М.: Мир, 1973.-С. 42-74.

40. Клоцман, С.М. К вопросу о механизме диффузии по структурным дефектам типа дислокаций и межкристаллитных сочленений / С.М. Клоцман, А.Н. Тимофеев, И.Ш. Трахтенберг // ФММ. - 1967. - Т. 23. - № 2. - С. 257-267.

41. Павлов, П.В. Диффузия сурьмы и кремния вдоль дислокаций / П.В. Павлов, JI.B. Майоров, В.В. Пантелеев // Физ. твердого тела. - 1964. - Т. 6. - № 2. - С. 382-385.

42. Lee, С.Н. Effect of torsional deformation on self-diffusion in silver / C.H. Lee, R. Maddin //J.Appl. Phys. - 1961.-V. 32,-No 10(1).-P. 1848-1851.

43. Hart, E.W. On the role of dislocation in bulk diffusion / E.W. Hart // Acta Metall. - 1957. -V. 5,-No. 10. - P. 597-602.

44. Schwartz, R.V. Microscopic model for mechanical alloying / R.V. Schwartz // Mater. Sei. Forum. - 1998. - V. 269-272. - P. 665-674.

45. Бутягин, П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии / П.Ю. Бутягин // Успехи химии. - 1994.-Т. 63.-№12.-С. 1031-1043.

46. Бутягин, П.Ю. Механохимический синтез Кинетические аспекты/ П.Ю. Бутягин // Сб. тр. Междунар. науч. семинара «Механохимия и механическая активация». СПб., 1995. -С. 7-12.

47. Бутягин, П.Ю. Роль межфазных границ в реакциях низкотемпературного механохимического синтеза / П.Ю. Бутягин // Коллоид, журн. - 1997. - Т. 59. - № 4. -С. 460-167.

48. Бутягин, П.Ю. Принудительные реакции в неорганической и органической химии / П.Ю. Бутягин // Коллоид, журн. - 1999. - Т. 61, - № 5. - С. 581-589.

49. Елсуков, Е.П. Механическое сплавление бинарных систем Fe-M (M - С, Si, Ge, Sn): кинетика, термодинамика и механизм атомного перемешивания / Е.П. Елсуков, Г.А. Дорофеев // Химия в интересах устойчивого развития. - 2002. - Т. 10. - С. 59-68.

50. Дорофеев, Г.А. Сравнительный анализ механизмов, термодинамики и кинетики механического сплавления в системах Fe(68)M(32); M = Si, Sn / Г.А. Дорофеев, A.JI. Ульянов, Г.Н. Коныгин, Е.П. Елсуков // ФММ. - 2001. - Т. 91. - №1. - С. 47-55.

51. Елсуков, Е.П. Твердофазные реакции в системе Fe(68)Ge(32) при механическом сплавлении / Е.П. Елсуков, Г.А. Дорофеев, А.Л. Ульянов, О.М. Немцова, В.Е. Порсев // ФММ. - 2003. - Т. 95. - № 3. - С. 60-65.

52. Yelsukov, E.P. Initial stage of mechanical alloying in the Fe-C system / E.P. Yelsukov, G.A. Dorofeev, A.V. Zagainov, N.F. Vildanova, A.N Maratkanova. // Mater. Eng. - 2004. -V. A369. - P. 16-32.

53. Елсуков, Е.П. Особенности механического сплавления в системе Fe-B / Е.П. Елсуков, A.JI. Ульянов, Г.А. Дорофеев // Химия в интересах устойчивого развития. - 2004. - Т. 12. - С.155-164.

54. Yelsukov, E.P. Comparative analysis of mechanisms and kinetics of mechanical alloying in Fe-Al and Fe-Si systems / E.P. Yelsukov, A.L. Ulyanov, G.A Dorofeev. // Acta Mater. -2004.-V. 52.-P. 4251-4257.

55. Елсуков, Е.П. Сегрегация sp-элементов на границах зерен наноструктуры a-Fe при механическом сплавлении / Е.П. Елсуков, Г.А. Дорофеев, В.В. Болдырев // ДАН. -2003. - Т. 391. - № 5. - С. 640 - 645.

56. Дорофеев, Г.А. Механизмы, кинетика и термодинамика механического сплавления в системах железо с sp-элементами / Г.А. Дорофеев // Дис. д-ра физ. - мат. наук. ФТИ УрО РАН. Ижевск. - 2006.

57. Васильев, JI.C. Механизм насыщения нанокристаллических порошков примесями внедрения при механическом диспергировании / JI.C. Васильев, С.Ф. Ломаева // Коллоид, журн. - 2003. - Т. 65, - № 5. - С. 697-705.

58. Васильев, Л.С. К анализу механизмов пересыщения металлических порошков примесями внедрения в условиях механической активации / Л.С. Васильев, С.Ф. Ломаева // Металлы. - 2003. - № 4. - С. 48-59.

59. Васильев, Л.С. О пределе измельчения металлов методом механического диспергирования / Л.С. Васильев, С.Ф. Ломаева // Химия в интересах устойчивого развития. - 2002. - Т. 10. - № 1-2. - С. 13-22.

60. Болдырев, В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ / В.В. Болдырев. - Новосибирск: Наука. Сибирское отд-ние. 1983.

61. Boldyrev, V.V. Mechanical activation of solids and its application to technology / V.V. Boldyrev // J. Chem. Physique. - 1986. - V. 83, - No. 11-12. - P. 821-829.

62. Болдырев, В.В. О некоторых проблемах механохимии неорганических веществ / В.В. Болдырев // Изв. СО АН СССР, сер. хим. наук. - 1982. - № 7, - Вып. 3. - С. 3-8.

63. Болдырев, В.В. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах / В.В. Болдырев // Кинетика и катализ. - 1972. - Т. 13. - Вып. 6. - С. 1414-1421.

64. Герасимов, К.Б. Образование и разложение фаз при механическом сплавлении / К.Б. Герасимов, В.В. Колпаков, А.А. Гусев, Е.Ю. Иванов // Сб. «Механохимический

синтез в неорганической химии». Новосибирск: Наука. Сибирское отд-ние, 1991. - С. 205-214.

65. Мао, О. In situ 57Fe and ll9Sn Mossbauer effect studies of the electrochemical reaction of lithium with mechanically alloyed SnFe / О. Mao, R.A. Dunlap, J.R. Dahn // Solid State Ionics. - 1999. -V. 118. - P. 99-109.

66. Mao, O. Mechanically alloyed Sn-Fe(-C) powders as anode materials for Li-ion batteries -II. The SnFe system / О. Mao, J.R. Dahn // J. Electrochem. Soc. - 1999. - V. 146, - No. 2. -P. 414-422.

67. Kwon, Y.-S. Decomposition of FeSn intermetallic induced by mechanical milling / Y.-S Kwon., K.B. Gerasimov, S.S. Avramchuk // J. Alloys Compounds. - 2003. - V. 359. - № 1. -P. 79-83.

68. Kwon, Y.-S Mechanically driven decomposition of intermetallics / Y.-S. Kwon, J.-S. Kim, D.-W. Choi, K.B. Gerasimov, S.S. Avramchuk // J. Mater. Sci. - 2004. - V. 39. - P. 52135216.

69. Григорьева, Т.Ф. Стадийность механохимического синтеза нанометрических твердых растворов в металлических системах / Т.Ф Григорьева, А.П. Баринова, В.В. Болдырев // Сборник тезисов междунар. Науч. конф. «Кристаллизация в наносистемах». Иваново. - 2002. - С. 91.

70. Grigorieva, T.F. Mechanosynthesis of nanocomposites / T.F. Grigorieva, A.P. Barinova, N.Z. Lyakhov // J. Nanoparticle Res. - 2003. - V. 5. - № 5-6. - P. 439-453.

71. Lyakhov, N.Z. Nanosized mechanocomposites in immiscible systems / N.Z. Lyakhov, T.F. Grigorieva, A.P. Barinova, S.F. Lomayeva, E.P. Yelsukov, A. L. Ulyanov // J. Mater. Sci. -2004. - V. 39. - № 16-17. - P. 5421-5423.

72. Ziller, T. Mixing of elements during mechanical alloying of powder mixtures of Fe and of T (T=V, Cr, Mn) / T. Ziller, G. Le Caer, P. Delcroix // J. Metast. Nanocryst. Mater. - 1999. - V. 2-6. - P. 33^12.

73. Le Caer, G. Mechanomixing in various iron-containing binary alloys / G. Le Саёг, T. Ziller, P. Delcroix, J.P. Mornirolli // In Mossbauer Spectroscopy in Materials Science; M. Miglierini and D. Petridis (eds.) // Kluwer Academic Publishers. -1999. - P. 131-142.

74. Le Caer, G. Mixing of iron with various metals by high- energy ball milling of elemental powder mixtures / G. Le Саёг, T. Ziller, P. Delcroix, C. Bellouard // Hyperfine Interact. -2000. - V. 130. - No. - P. 45-70.

75. Ляхов, Н.З. Кинетика механохимических реакций / Н.З. Ляхов, В.В. Болдырев // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. - 1982. - № 12. - Вып. 5. - С. 3-9.

76. Ляхов, Н.З. Кинетика механохимических реакций / Н.З. Ляхов // Banicke listy (Mimoriadne nislo). Bratislava: VEDA. - 1984. - P. 40-48.

77. Lyakhov, N. A correct kinetic description of solid-state reactions / N. Lyakhov // Reactivity of Solids. - 1990. - V. 8. - № 3.4.. P. 313-322.

78. Butyagin, P. Yu. Determination of energy yield of mechanochemical reactions / P. Yu. Butyagin, I. K. Pavlichev // Reactivity of Solids. - 1986. - V. 1. - P. 361-372.

79. Бутягин, П.Ю. Энергетические аспекты механохимии / П.Ю. Бутягин // Изв. СО АН СССР сер. хим. наук. - 1987. - Вып. 5. - С. 48-59.

80. Streletskii, A.N. Measurements and Calculation of Main Parameters of Powder Mechanical Treatment in Different Mills / A.N. Streletskii // Proc. Of the 2nd International Conference on Structural Applications of Mechanical Alloying. Ed. J. J. deBarbadillo, etc. 1993. - P. 51-58.

81. Стрелецкий, A.H. Кинетика и механизм механохимического растворения хрома в никеле / А.Н. Стрелецкий, П.Ю. Бутягин // Коллоидный журнал. - 2013. - Т. 75. - № 3.

- С. 373-378.

82. Butyagin, P. Mechanochemical synthesis: Mechanical and chemical factors / P. Butyagin // Mat. Synth. Proc. - 2000, - V. 8, - No. 3/4, - P. 205-211.

83. Бутягин, П.Ю. Работа, затрачиваемая на образование межзеренных границ при пластической деформации металлов / П.Ю. Бутягин, Ю.В. Жерновенкова, И.В. Повстугар // Коллоидн. журнал. - 2003. - Т. 65, - № 2, - С. 163-167.

84. Бутягин, П.Ю. Кинетика и энергетический баланс в механохимических превращениях / П.Ю. Бутягин, А.Н. Стрелецкий // Физика твердого тела. - 2005. - Т. 47. - Вып. 5. - С. 830-836.

85. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т. 1 / Под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996.

86. Элиот, Р.П. Структуры двойных сплавов / Р.П. Элиот. - М.: Металлургия, 1970. - Т. 1.

- 456 е., - Т. 2. - 472 с.

87. Шанк, Ф.А. Структуры двойных сплавов / Ф.А. Шанк. - М.: Металлургия, 1973. - 760 с.

88. Massalski, Т.В. Binary Alloys Phase Diagrams / T.B. Massalski // American Society for Metals. Ohio: Metals Park, 1986, 1987. - V. 1, 2. - 2224 P.

89. Kuwano, H. A mossbauer spectrometry study of nanophase Cr-Fe synthesized by mechanical alloying: A measurement of grain boundary width / H. Kuwano, H. Ouyang, B. Fultz//NanoStruct. Mater. - 1992. - V. 1. - P. 143-148.

90. Koyano, T. Mechanical alloying process of FeCr powders studied by magnetic measurements / T. Koyano, T. Takizawa, T. Fukunaga, U. Mizutani, S. Kimizuri, E. Kita,

A. Tasaki // J. Appl. Phys. - 1993. - V. 73(1). - P. 429-433.

91. Pena Rodriguez, V.A. Mechanical alloying of Fe and Cr: Structural and magnetic studies / V.A. Pena Rodriguez, E. Baggio-Saitovich, S.K. Xia, C. Larica, J.C. de Lima // Hyperfine Interact. - 1991. - V. 69. - P. 721-724.

92. Xia, S.K. Dynamical properties of Cr-Fe amorphous powders obtained from mechanical milling / S.K. Xia, E. Baggio-Saitovich // Hyperfine Interact. - 1994. - V. 83. - P. 267-270.

93. Le Caer, G. Mossbauer investigation of intermixing during ball milling of Feo3Cro7 and FeosWos powder mixtures / G. Le Caer, P. Delcroix, T.D. Shen, B. Malaman // Phys. Rev.

B. - 1996. - V. 54. - №. 18. - P. 12775-12786.

94. Murugesan, M. Magnetic Properties of Nano-crystalline Fe-Cr Alloys Prepared by Mechanical Alloying / M. Murugesan, H. Kuwano // IEEE Trans, on Magn. - 1999. - V. 35. - № 5. - P. 3499-3501.

95. Delcroix, P. Mechanical Alloying of an Feo3oCro7o Alloy from Elemental Powders / P. Delcroix, T. Ziller, C. Bellouard, G. Le Caer // Mater. Sci. Forum. - 2001. - V. 360-362. -P. 329-336.

96. De Toro, J.A. Glassy magnetism in mechanically alloyed Fe3sCr65/ J.A. De Toro, T. Munoz, P. Muniz, J.M. Riveiro // J. Magn. Magn. Mater. - 2004. - V. 272-276. - P. 13401341.

97. Fnidiki, A. Properties of mechanically alloyed Feioo-xCrx powder mixtures: Magnetic measurements / A. Fnidiki, C. Lemoine, J. Teillet, M. Nogues // Physica B. - 2005. - V. 363.-P. 271-281.

98. Fernandez-Martinez, A. Structural and magnetic study of mechanically alloyed Fe3oCr7o by neutron thermo-diffractometry and magnetization measurements / A. Fernandez-Martinez, D. Martinez-Bianco, M.J. Perez, G.J. Cuello, G.R. Castro, P. Gorria, J.A. Blanco // J. Non.-Cryst. Sol. - 2008. - V. 354. - P. 5156-5158.

99. Dong, Y. Structural investigation of a mechanically alloyed Al-Fe system / Y. Dong, W. Wang, L. Liu//Mater. Sci. Eng. A. - 1991. - V. 134. - P. 867-871.

100. Wang, G. Investigation of Alioo-xFex amorphous powders prepared by ball milling / G. Wang, D. Zhang, W. Wang, Y. Dong // J. Magn. Magn. Mater. - 1991. - V. 97. - P 73-78.

101. Wang, W.H.. A study on mechanically alloyed amorphous A180Fe20 powder by X-ray diffraction and Mossbauer spectroscopy / W.H Wang., K.Q. Xiao, Y.D. Dong, Y.Z. He, G.M. Wang // J. Non-Cryst. Sol. - 1990. - V. 124. - P. 82-85.

102. Fadeeva, V.I. Metastable phases in mechanically alloyed Al-Fe system / V.I. Fadeeva, A.V. Leonov, L.M. Khodina // Mater. Sci. Forum. - 1995. - V. 179-181. - P. 397^102.

103. Enzo, S. X-ray powder diffraction and Mossbauer study of nanocrystalline Fe-Al prepared by mechanical alloying / S. Enzo, R. Frattini, R. Gupta, P.P. Macri, G. Principi, L. Schiffini, G. Scipione // Acta Mater. - 1996. - V. 44. - №. 8. - P. 3105-3113.

104. Wolski, K. Influence of milling conditions on the FeAl intermetallic formation by mechanical alloying / K. Wolski, G. Le Caer, P. Delcroix, R. Fillit, F. Thevenot, J. Le Coze //Mater. Sci. Eng. A. - 1996. - V. 207. - No. 1. - P. 97-104.

105. Jartych, E. Magnetic properties and structure of nanocrystalline Fe7oAl3o alloy prepared by mechanosynthesis / E. Jartych, J.K. Zurawicz, D. Oleszak, M. Pekala, J. Sarzynski, M. Budzynski // J. Magn. Magn. Mater. - 1998. - V. 186. - No. 3. - P. 299-305.

106. Eelman, D.E. An investigation of mechanically alloyed Fe-Al / D.E. Eelman, J.R. Dahn, G.R. Mackkay, R.A. Dunlap // J. Alloys Comp. - 1998. - V. 266. - No. 1-2. - P. 234-240.

107. Hashii, M. Change in structure of mechanically alloyed Fe-50 %A1 powder / M. Hashii // Mater. Sci. Forum. - 1999. - V. 312-314. - P. 139-146.

108. Shingu, P.H. Amorphous and nanometer order grained structures of Al-Fe and Ag-Fe alloys formed by mechanical alloying / P.H. Shingu, B. Huang, J. Kuyama // In book: New materials by mechanical alloying (Ed. By E. Artz and L. Schultz), Oberursel, DGM Informationsgesclschaft. - 1989. - P. 319-326.

109. Jartych, E. Mossbauer and X-ray diffraction studies of mechanically alloyed Fe-Al / E. Jartych, J.K. Zurawicz, D. Oleszak // Hyperfine Interact. - 1996. - V. 99. - P. 389-399.

110. Oleszak, D. Rapidly quenched and metastable materials Supplement / D. Oleszak, P.H. Shinghu, H. Matuja, P. Duhaj, P. Mrafko, P. Svec //Netherlands: Elsevier. - 1997. - P. 18.

111. Oleszak, D. Amorphous Fe-Al alloys obtained by mechanical alloying / D. Oleszak, P.H. Shingu // Mater. Sci. Forum. - 1997. - V. 235-238. - P. 91-96.

112. Guo, W. Metastable phase induced in the Ti-Al system by mechanical alloying of pure elemental powders / W. Guo, S. Martelli, F. Padella, M. Magini, N. Burgio, E. Paradiso, U. F.C.C. Franzoni // Mater. Sci. Forum. - 1992. - V. 88-90. - P. 139-146.

113. Bonetti, E. Structural evolution of mechanical alloyed Fe-Al powders after consolidation and thermal ageing / E. Bonetti, G. Scipione, G. Vadre, G. Cocco, R. Frattini, P.P. Macri // J. Appl. Phys. - 1993. - V 74. - No. 3. - P. 2053-2057.

114. Enzo, S. The structure of mechanically alloyed AlxFe(i_x) end-products after annealing / S. Enzo, G. Mulas, R. Frattini // Mater. Sci. Forum. - 1998. - V. 269-272. - P. 385-390.

115. Enzo, S. Structural evolution of Al66Fe34 and Al75Fe25 powders prepared by mechanical alloying / S. Enzo, R. Frattini, G. Mulas, F. Delogu // Mater. Sci. Forum. - 1998. - V. 269-272.-P. 391-396.

116. Nasu, S. Mossbauer study on mixing and kneading of metallic powders / S. Nasu, P.H. Shingu, K.N. Ishihara, F.E. Fujita // Hyperfine Interact. - 1990. - V. 55. - P. 1043-1050.

117. Sheng, H.W. Lattice instability in the solid-state amorphization of Fe(Al) solid solutions by mechanical alloying / H.W. Sheng, Y.H. Zhao, Z.Q. Ни, K. Lu // Phys. Rev. B. - 1997. - V. 56. -No.5. - P. 2302-2305.

118. Третьяков, K.B. Взаимодействие в системе Fe-Al при механохимическом синтезе / К.В. Третьяков, А.В. Леонов, В.К. Портной, С.А. Федотов // Неорганические материалы. - 2010. - Т. 46. - №9. - С. 1041-1051.

119. Mukhopadhyay, D.K. Structural evolution in mechanically alloyed Al-Fe powders / D.K. Mukhopadhyay, C. Suryanarayana, F.H. Froes // Metall. Mat. Trans. - 1995. - V. 26A. - P. 1939-1946.

120. Cardellini, F. Microstructural evolution of Al-Fe powder mixtures during high-energy ball milling / F. Cardellini, V. Contini, R. Gupta et al. // J. Mater. Sci. - 1998. - V. 33. - P. 25192527.

121. Gaffet, E. Far from equilibrium phase transition induced by solid-state reaction in the Fe-Si system / E. Gaffet, N. Malhouroux, M. Abdellaoui // J. Alloys Сотр. - 1993. - V. 194. - P. 339-360.

122. Umemoto, M. Mechanical alloying of thermoelectric FeSi2 compound / M. Umemoto, S. Shiga, K. Raviprasad, I. Okane // Mater. Sci. Forum. - 1995. - V. 179-181. - P. 165-170.

123. Golubkova, G.V. Studies of X-ray amorphous phase in mechanochemical synthesis of iron silicides from elements / G.V. Golubkova, O.I. Lomovsky, A.A. Vlasov et al. // J. Alloys Сотр. - 2000. - V. 307. - P. 131-136.

124. Desimoni, J. On the formation of pure and Pt-doped iron silicides using ball milling / J. Desimoni, F.H. Sanchez//J. Phys.: Condens. Matter. - 2001. - V. 13. - P. 2737-2747.

125. Yushi, L. Mossbauer study of products of low energy milled Fe3oSi7o / L. Yushi, Z. Chenhui, Z. Sanyuan, Z. Guien // J. Phys.: Condens. Matter. - 2001. - V. 13. - P. 60196069.

126. Стрелецкий, A.H. Дефектная структура, пластические свойства и реакционная способность механически активированного магния / А.Н. Стрелецкий, И.В. Колбанев, В.А. Теселкин, А.В. Леонов, С.Н. Мудрецова, М.В. Сивак, А.Ю. Долгобородов // Химическая физика. -2015. - Т. 3. - № 2. - С. 91-100.

127. Shen, T.D. The Structure and Property Characteristics of Amorphous/Nanocrystalline Silicon Produced by Ball Milling / T.D. Shen, C.C. Koch, T.L. McCormick, R.J. Nemanich, J.V. Huang, J.G. Huang // J. Mater. Res. - 1995. - V. 10. - № 1. - P. 139-148.

128. Koch, C.C. Microstructural and structural changes in Si and С induced by mechanical attrition / C.C. Koch, T.D. Shen, Y. Fahmy // Mater. Sci. Forum. - 1997. - V. 235-238. - P. 487-496.

129. Shen, T.D. Photoluminescence from mechanically milled Si and SÍO2 powders / T.D. Shen, I. Shmagin, C.C. Koch, R.M. Kolbas, Y. Fahmy, L. Bergman, R.J. Nemanich, M.T. McClure, Z. Sitar, M.X. Quan // Phys. Rev. B. - 1997. - V. 55. - No. 12. - P. 7615-7623.

130. Коныгин, Г.Н. Влияние износа измельчающих тел на результаты механического сплавления смесей порошков / Г.Н. Коныгин, Н. Стевулова, Г.А. Дорофеев, Е.П. Елсуков // Химия в интересах устойчивого развития. -2002. -Т. 10. - №1-2. - С. 119129.

131. Шелехов, Е. В. Пакет программ для рентгеновского анализа поликристаллов / Е. В. Шелехов // Тез. докл. «Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов». Дубна. - 1997. - Т. 3. С. 316-320.

132. Дорофеев, Г.А. Механизмы, кинетика и термодинамика механического сплавления в системах железо с sp-элементами / Г.А. Дорофеев // Дис. д-ра физ.-мат. наук, ФТИ УрО РАН, Ижевск. - 2006 г.

133. Дорофеев, Г.А. Определение размеров наночастиц методами рентгеновской дифракции / Г.А. Дорофеев, А.Н. Стрелецкий, И.В. Повстугар, А.В. Протасов, Е.П. Елсуков // Коллоид, журн. - 2012. - Т. 74. - № 6. - С. 710-720.

134. Ribaric, G. MPF-fit: a program for multiple whole-profile fitting of diffraction peak profiles by ab initio theoretical functions / G. Ribaric, T. Ungar, J. Gubicza // J. Appl. Cryst. - 2001. - V. 34. - P. 669-676.

135. Соболь, И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями / И.М. Соболь, Р.Б. Статников. - М.: Наука. - 1981.

136. Marquardt, D. W., An algorithm for Least-squares estimation of non-linear parameters / D. W. Marquardt // J. Soc. Industr. Appl. Mathem. - 1963. - V. 11. - P. 431.

137. Voronina, E.V. Using an improved procedure of fast discret Fourier transform to analyse Mossbauer spectra hyperfine parameters / E.V Voronina., A.A. Ageyev, E.P. Yelsukov // NIMB. - 1993. - V. 73. - P. 90-94.

138. Carol, L.Hedberg Handbook of Auger Electron Spectroscopy / 3rd ed. Edited by L. Carol. -Physical Electronics Inc. Minnesota. - 1995.

139. Порсев, В.Е. Начальная стадия механического сплавления в бинарной системе состава Si7oFe3o / В.Е. Порсев, Д.А. Колодкин, A.JI. Ульянов, Е.П. Елсуков // ФММ. - 2013. - Т. 114. - № 11. - С. 1032-1040.

140. Елсуков, Е.П. Твердофазные реакции при механическом сплавлении бинарной смеси состава РезгА1б8 / Е.П. Елсуков, A.JI. Ульянов, А.В. Протасов, Д.А. Колодкин // ФММ. - 2012. - Т. 113. - № 6. - С. 635-645.

141. Елсуков, Е.П. Начальная стадия механического сплавления в бинарной системе на основе Сг с Fe / Е.П. Елсуков, Д.А. Колодкин, A.JI. Ульянов, В.Е. Порсев // Коллоидный журнал. - 2015. - Т. 77. - № 2. - С. 152-162.

142. Powder Diffraction File. Alphabetical Index. Inorganic Phases. Pensylvania: Intern. Center for Diffraction Data. - 1985.

143. Елсуков, Е.П. Влияние механического измельчения на структуру и магнитные свойства силицидов железа / Е.П. Елсуков Е.П., Г.Н. Коныгин, Е.В. Воронина и др. // ФММ. - 1992. - №8. - С. 87-95.

144. Desimoni, J. Overview of the Mossbauer results obtained on silicon-rich iron silicide epitoxial phases on Si / J. Desimoni, F.H. Sanchez // Hyperfine Interact. - 1999. - V. 122. -P. 277-307.

145. Wertheim, G.K. Mossbauer effect in Coi.xFexSi / G.K. Wertheim, J.H. Wernick, D.N.E Buchanan. // J. Appl. Phys. - 1966. - V. 37. - № 9. - P. 3333-3337.

146. Nasu, U. Defects and phases of iron in aluminium / U. Nasu, U. Gonser, R.S. Preston // J. Phys. - 1980. - V. 41. - No. 1. - P. 385-386.

147. Yelsukov, E.P. Mossbauer study of magnetic properties formation in disordered Fe-Al alloys / E.P. Yelsukov, E.V. Voronina, V.A. Barinov // J. Magn. Magn. Mater. - 1992. - V. 115.-P. 271-280.

148. Hsu, J.H. Structural and Mossbauer study of Fei.xAlx alloys over the entire composition range / J.H. Hsu, C.L. Chien // Hyperfine Interact. - 1991. - V. 69. - P. 451-454.

149. Fadeeva, V.I. Formation of Al-Fe supersaturated solid solution by mechanical alloying / V.I. Fadeeva, A.V. Leonov // Mater. Sci. Forum. - 1992. - V. 89-90. - P. 481-488.

150. Григорьев, И.С.Физические величины: Справочник / под ред. И.С. Григорьева И.С. и Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат. -1991.

151. Шабашов, В.А. Структурно-фазовые превращения в системе Al-Fe при интенсивной пластической деформации / В.А. Шабашов, И.Г. Бродова, А.Г. Мукосеев, В.В. Сагарадзе, А.В. Литвинов // ФММ. - 2005. - Т. 100. - № 4. - С. 66-77.

152. Вол, А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем / А.Е. Вол. - М.: Физматгиз. 1962. - 982 с.

153. Ingals, R. Isomer Shift of 57Fe in Transition Metals under Pressure / R. Ingals, H.G. Drickamer, G. De Pasquali // Phys. Rev. - 1967. - V. 155. - P. 165.

154. Елсуков, Е.П. Деформационно-индуцированные структурные превращения в Si и начальная стадия механического сплавления Si с Fe / Е.П. Елсуков, A.JI. Ульянов, А.В. Протасов, В.Е. Порсев, Д.С. Рыбин, Д.А. Колодкин // Коллоидный журнал. - 2013. - Т. 75. - № 3. - С. 289-294.

155. Елсуков, Е.П. Зондовая мёссбауэровская спектроскопия начальной стадии механического сплавления Al-Fe / Е.П. Елсуков, А.В. Протасов, A.JI. Ульянов, Д.А. Колодкин // ФММ. - 2013. - Т. 114. - № 2. - С. 164-171.

156. Елсуков, Е.П. Зондовая мёссбауэровская спектроскопия начальной стадии механического сплавления в бинарной системе на основе Mg с Fe: Сравнение с системами Al-Fe и Si-Fe / Е.П. Елсуков, A.J1. Ульянов, Д.А. Колодкин // Известия РАН. Серия физическая. - 2013. - Т. 77. - № 6. - С. 773-775.

157. Elsukov, Е.Р. Probe Mossbauer Spectroscopy of Mechanical Alloying in Binary Cr-57Fe (1 at %) System / E.P. Elsukov, D.A. Kolodkin, A.L. Ul'yanov, V.E. Porsev // AIP Conf. Proc. - 2014. - 1622. - P. 114-119.

158. Елсуков, Е.П. Зондовая мёссбауэровская спектроскопия начальной стадии механического сплавления в бинарных системах на основе Si, А1 и Mg с Fe / Е.П. Елсуков, A.JI. Ульянов, А.В. Протасов, Д.А. Колодкин, О.М. Немцова // Сборник трудов ФТИ УрО РАН. - 2012. - С. 118-125.

159. Стрелецкий, А.Н. Аморфизация кремния при механической обработке его порошков. 1. Кинетический процесс / А.Н. Стрелецкий, А.В. Леонов, П.Ю. Бутягин // Коллоидный журнал. - 2001. - Т. 63. - № 5. - С. 630-634.

160. Бутягин, П.Ю. Аморфизация кремния при механической обработке его порошков. 3. Сорбция газов / П.Ю. Бутягин, А.Н. Стрелецкий, И.В. Берестецкая и др.// Коллоидный журнал. - 2001. - Т. 63. - № 5. - С. 639-644.

161. Bokhonov, В.В. The stages of formation of a solid solution during the mechanical alloying of Si and Ge / B.B. Bokhonov, I.J. Konstanchuk, V.V. Boldyrev // J. Alloys Сотр. - 1993. -V. 191.-P. 239-242.

162. Sidorenko, F.A.. Mossbauer investigations of the distributions and charge of the vacancies in the crystal lattice of a-leboite / F.A. Sidorenko, B.V. Ryzhenko, V.Ya. El'ner, P.V. Gel'd // Sov. Phys. JETP. - 1976. - V. 43. - № 3. - P. 518-521.

163. Sidorenko, F.A. Investigation of multiparticle atomic correlations in a-Fe - xSi2 by Mossbauer spectroscopy / F.A. Sidorenko, P.V. Gel'd, V. Ya. El'ner, B.V. Ryzhenko // J. Phys. Chem. Solids. - 1982. - V. 43. - P. 297-306.

164. Dunlap, R.A. Microstructure of supersaturated fee Al-Fe alloys: A comparison of rapidly quenched and mechanically alloyed Al98Fe2 / R.A. Dunlap, J.R. Dahn, D.A. Eelman, G.R. MacKay // Hyperfine Interact. - 1998. - V. 116. - P. 117-126.

165. Preston, R.S. Mossbauer effect in dilute alloys of iron in aluminium / R.S. Preston, R. Gerlach//Phys. Rev. B. - 1971.-V. l.-№5.-P. 1519-1526.

166. Kuzmann, E. Mossbauer and X-ray study of rapidly quenched and mechanically alloyed Al-Fe alloys / E. Kuzmann, A. Vertes, A. Griger, V. Stevania // Hyperfine Interact. - 1994. - V. 92. - P. 943-947.

167. Arzhnikov, A.K. First-Principles Calculations of Hyperfine Parameters of Iron Mechanically Alloyed with Mo, Al, Si, or Mg / A.K. Arzhnikov, L.V. Dobysheva // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics. - 2013. - V. 77. - № 6. - P. 668-671.

168. Yelsukov, E.P. Mechanism and kinetics of mechanical alloying in an immiscible Fe-Mg system / E.P. Yelsukov, G.A. Dorofeev, A.L. Ulyanov // Czech. J. Phys. - 2005. - V. 55. -№7.-P. 913-921.

169. Lu, K. Experimental evidences of lattice distortion in Nanocrystalline Materials / K. Lu, Y.H. Zhao //NanoStruct. Mater. - 1999. - V. 12. - № 1. - P. 559-562.

170. Hidaka, H. Ultra grain refining of steels and dissolution capacity of cementite by superheavy deformation / H. Hidaka, Y. Kimura, S. Takaki // J. Iron and Steel Inst. Jap. - 1999. -V. 85. -№ 1. - P. 52-58.

171. Cordero, B. Covalent radii revisited / B. Cordero, V. Gomez, A.E. Platero-Prats, M. Reves, J. Echeverria, E. Cremades, F. Barragan, S. Alvares // Dalton Trans. - 2008. - P. 28322838.

172. Гюнтеродт, Г.-Й. Металлические стекла / под ред. Г.-Й. Гюнтеродта и Г. Бека. - М.: «Мир», 1983.

173. Елсуков, Е.П. Механизм и кинетика начальной стадии механического сплавления в бинарных системах состава Si (Al, Mg, Cr)9957Fei / Е.П. Елсуков, Д.А. Колодкин, И.А. Елькин, A.J1. Ульянов, В.Е. Порсев // Коллоидный журнал -2015. - Т. 77. - № 5. - С. 619-624.

174. Повстугар, И.В. Начальная стадия механического сплавления в системах Fe(80)X(20) (X = Mo, W) / И.В. Повстугар, Е.П. Елсуков, П.Ю. Бутягин // Коллоид, журн. - 2003. -Т. 65.-№3,-С. 391-399.