Неоднородность пластического деформирования частиц

09.07.2015

Для оценки объема механоактивированной части порошковых частиц, а значит, для оценки возможного поперечного размера продукта реакции можно использовать геометрическую модель порошковой среды Нестеренко следующим нетривиальным образом. Если исходная пористость достаточно большая, но уровень нагружения, т.е. достигаемое давление, достаточен лишь для неполного уплотнения материала, то толщина слоя пластически деформированного материала порошковых частиц тоже будет меньше возможной величины. Достигнутая величина активированного слоя может быть оценена по модели Нестеренко, если за исходную пористость — только для этой оценки — как раз и взять величину, на которую пористость уменьшится. Так можно управлять размером синтезируемой фазы в широком диапазоне размеров частиц реагирующих компонентов — за счет выбора амплитуды динамического нагружения. Например, в порошковой смеси с исходным размером частиц 5 мкм при изменении исходной пористости на 10% толщина активированного слоя на поверхности частиц составит
Неоднородность пластического деформирования частиц

Продукт механохимических превращений в этом случае будет представлять собой композиционный материал, состоящий из частиц исходных реагентов и наноразмерного продукта реакции.
В процессе вычислительного эксперимента моделируется процесс синтеза композиционного материала в порошковой системе Ni-Al с массовым содержанием Al 31,5 % под действием ударного импульса с амплитудой 2 ГПа и длительностью 1 мкс. Рассмотрена модельная структура исходного ультрадисперсного порошкового компакта с размером частиц d = 5 мкм с различными значениями средней пористости П0 и параметром Ь/а = 1,5.
О производительности процессов ударного синтеза можно судить по зависимостям массовой доли прореагировавших компонентов от времени синтеза, представленных на рисунке 21. Наблюдается смена режима высокоскоростных превращений в первой фазе на режим термоактивированного горения во второй фазе, характеризуемой меньшими скоростями вследствие исчерпания сверхбыстрых ударно запущенных превращений в локальных высокоактивированных зонах порошковых частиц.
Неоднородность пластического деформирования частиц

Результаты вычислительных экспериментов позволяют заключить, что необходимым условием формирования наноструктурного состояния в локальных микрообъемах ультрадисперсных порошковых смесей можно считать выполнение комплексного критерия запуска неравновесных процессов синтеза, объединяющего условия малости степени химических превращений, достижения требуемой степени механической активации компонентов смеси, выполнения статистического критерия реализации «турбулентного» режима уплотнения (3.1).