Металлы

О термостабильности наноструктуры за счет микролегирования элементами внедрения: нанокристаллическая система Fe-Cr-N

Г. А. Дорофеев, А. Л. Ульянов, В. Е. Порсев

Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Ижевск, Россия

Аннотация: Низкая термическая стабильность зеренной структуры – главное препятствие использования нанокристаллических (НК) материалов при повышенных температурах. В данной работе проведено сравнительное исследование термической стабильности размеров зерен НК чистого $\alpha$-Fe и ферритных сплавов Fe-20Cr, Fe-19.5Cr-0.5N (at.%), полученных механическим сплавлением. Показано, что бинарный сплав Fe-20Cr намного более термически стабилен чем НК $\alpha$-Fe. Однако НК-сплав Fe-19.5Cr-0.5N не демонстрирует сильного повышения термостабильности по сравнению с Fe-20Cr, несмотря на то, что в процессе нагрева выделяются частицы Cr$_2$N. Показано, что реальный размер частиц Cr$_2$N (30 nm по данным уширения дифракционных рефлексов) значительно превышает критический размер частиц $d^*$ = 8 nm, выше которого по Гладману закрепление границ зерен отсутствует. В рамках модели критического размера закрепляющих частиц и термокинетической модели роста зерна обсуждены эффективные стратегии повышения термической стабильности сплавов Fe-Cr, микролегированных азотом.

Ключевые слова: механическое сплавление, нанокристаллический сплав Fe-Cr, азот, термическая стабильность.

Поступила в редакцию: 12.06.2023
Исправленный вариант: 12.09.2023
Принята в печать: 13.09.2023

DOI: 10.61011/FTT.2023.11.56537.105

Реферативные базы данных:

•