Low energy mechanical treatment of non-stoichiometric titanium carbide powder

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 112 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Низкоэнергетическая механическая обработка порошка нестехиометрического карбида титана Татьяна Саблина 1, а , * , Ирина Севостьянова 1, 2, b 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, Томск , 634055, Россия 2 Национальный исследовательский Томский государственный университет , пр . Ленина , 36, г . Томск , 634050, Россия а https://orcid.org/0000-0002-5941-5732, sabtat@ispms.ru, b https://orcid.org/0000-0001-6706-6512, sevir@ispms.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 3 с . 112–123 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-112-123 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 538.911; 539.87 История статьи : Поступила : 06 мая 2021 Рецензирование : 24 мая 2021 Принята к печати : 30 июля 2021 Доступно онлайн : 15 сентября 2021 Ключевые слова : Карбид титана Нестехиометрия Фазовый состав Кристаллическая решетка Механическая обработка Финансирование : Результаты получены при выполнении комплексного проекта « Создание высо - котехнологичного импортозамещающего производства полного цикла металлоре - жущих сложнопрофильных многогран - ных твердосплавных пластин для при - оритетных отраслей промышленности » ( соглашение о предоставлении субсидии от 27.11.2019 № 075-11-2019-036), реали - зуемого ИФПМ СО РАН при финансовой поддержке Минобрнауки России в рам - ках постановления Правительства РФ от 09.04.2010 № 218. Благодарности : Авторы статьи выражают благодарность и признательность м . н . с Абдульменовой Е . В . за помощь при проведении механической обработки порошка и д . ф .- м . н , профес - сору С . Н . Кулькову за конструктивное обсуждение полученных результатов . Ис - следования выполнены на оборудовании ЦКП « Структура , механические и физи - ческие свойства материалов ». АННОТАЦИЯ Введение . В связи с расширяющимся практическим значением нестехиометрических карбидов титана TiC х в различных областях техники и в медицине важное значение имеют исследования как способов полу - чения порошка карбида титана , так и его свойств в широком диапазоне изменения стехиометрии . Одним из эффективных способов воздействия на физико - механические свойства порошковых систем является их ме - ханическая обработка . При ударно - сдвиговом воздействии , реализующемся при обработке в шаровой мель - нице , порошковой системе передается механическая энергия , в результате чего происходит ее измельчение , формирование центров с повышенной активностью на вновь образованных поверхностях , возможна реали - зация фазовых превращений , деформация кристаллической решетки , аморфизация , образование дефектов и т . п . Цель работы : исследование влияния низкоэнергетической механической обработки в шаровой мель - нице на структуру , фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры нестехиометрического порошка карбида титана , полученного восстановлением оксида титана углеродом и кальцием . Материалы и методы . Исследовали порошок карбида титана TiC, полученный карбидно - кальциевым восстановлением оксида титана . Порошок подвергали механической обработке в шаровой мельнице барабанного типа . Струк - туру порошков до и после обработки изучали на растровом электронном микроскопе Philips SEM 515. Пло - щадь удельной поверхности определяли методом БЭТ . Фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры порошковых материалов исследовали методом рентгенофазового и рентгеноструктурного анали - за . Результаты и обсуждение . В работе установлено , что увеличение продолжительности механической об - работки в шаровой мельнице нестехиометрического порошка карбида титана TiC 0,7 приводит к увеличению площади удельной поверхности порошка с 0,6 до 3,4 м 2 / г , а рассчитанный из нее средний размер частиц уменьшается с 2 мкм до 360 нм . Показано , что в процессе обработки порошка нестехиометрического карбида титана TiC 0,7 происходит изменение его структурно фазового состояния . Частицы порошка состоят из двух структурных составляющих с различным атомным отношением углерода к титану : TiC 0,65 и TiC 0,48 . Меха - ническая обработка порошка карбида титана приводит к уменьшению микронапряжений кристаллической решетки TiC x и размеров ОКР с 55 до 30 нм для фазы TiC 0,48 . Для фазы TiC 0,65 с увеличением продолжитель - ности механической обработки , так же как и для TiC 0,48 , размер ОКР понижается , а уровень микроискажений кристаллической решетки растет . Это свидетельствует о том , что в процессе механической обработки проис - ходит не только измельчение частиц порошка , но и увеличение их дефектности . Для цитирования : Саблина Т . Ю ., Севостьянова И . Н . Низкоэнергетическая механическая обработка порошка нестехиометрического карбида титана // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 3. – С . 112–123. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-112-123. ______ * Адрес для переписки Саблина Татьяна Юрьевна , к . т . н . Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, 634055, г . Томск , Россия Тел .: 8 (3822) 286-988, e-mail: sabtat@ispms.ru