Формирование структурных состояний в механоактивированных порошковых смесях Ti+Al, подвергнутых гамма-облучению

Abstract

В представленной работе проведено экспериментальное исследование изменения структурных состояний компонентов механически активированной порошковой смеси Ti+Al при облучении γ-квантами 60Со. В качестве объекта исследований были выбраны порошки титана ПТХ со средним размером частиц 80 мкм и порошки алюминия АСД-1 со средним размером 20 мкм. Исходная смесь соответствовала стехиометрическому составу соединения TiAl (Ti-36 вес.% Al). Для механической активации смеси использовали планетарную шаровую мельницу АГО-2. Уровень воздействия γ-квантов определялся поглощенными дозами Dγ [Gy], которые увеличивали в процессе эксперимента от 1´103 до 2´104 Gy. Установлены зависимости параметров структуры, размеров областей когерентного рассеяния и уровня микродеформаций компонентов механически активированной смеси от величины поглощенной дозы. Влияние γ-облучения на структурное состояние компонентов механоактивированной смеси зависит от дозы облучения. Облучение γ-квантами механоактивированной смеси Ti + Al в рассматриваемом диапазоне поглощенной дозы приводит к частичному отжигу дефектов, при этом наноразмерный масштаб областей когерентного рассеяния кристаллитов сохраняется. Выявлены изменения характерной микроструктуры порошковой смеси Ti + Al в зависимости от поглощенной дозы γ-квантов. C ростом дозы облучения наблюдается постепенное исчезновение мелких фрагментов композитов неправильной формы и формирование крупных частиц, которые приобретают все более округлую форму. Частицы коагулируют в соответствии с механизмом радиационного спекания, и система имеет тенденцию к укрупнению элементов структуры; повышается однородность структуры механокомпозитов как из-за низкотемпературного спекания, так и благодаря влиянию γ-облучения.

In this paper an experimental study of structural state changes in components of mechanically activated Ti + Al powder mixture was made, irradiated with γ-quanta 60Co. As a research object titanium powder with an average particle size of 80 μm and aluminum powder with an average size of 20 μm were selected. The initial mixture corresponded to stoichiometric composition of compound TiAl (Ti-36 wt.% Al) .A planetary ball mill AGO-2 was used for mechanical activation of powder mixture. Level of impact of γ-quanta was determined by absorbed doses Dγ [Gy], which increased during experiment from 1´103 to 2´104 Gy. The dependencies between structure parameters, sizes of coherent scattering regions, microstrains of components of mechanically activated mixture and absorbed dose were established. The influence of γ-irradiation on structural state of the components of mechanically activated mixture depends on irradiation dose. Irradiation with γ-quanta of mechanically activated Ti + Al mixture leads to partial annealing of defects in considered range of absorbed dose , while nanosized scale of coherent scattering of crystallites is preserved. The changes in characteristic microstructure of Ti + Al powder mixture were established depending on absorbed dose of γ-quanta. Small fragments of composites with irregular shape gradually disappeared with increasing radiation dose, but large particles formed, their shapes became more rounded. Particles coagulate in accordance with radiation sintering mechanism, the system had tendency to enlarge structure elements; the structure of mechanical composites became more uniform, both due to low-temperature sintering, and due to influence of γ-irradiation.