Природный мел характеризуется мелкозернистой структурой. Обработка мела в традиционных для обжига карбоната кальция условиях сопровождается практически полным его разрушением и образованием огромного количества пыли. Изучены прочностные характеристики продукта обжига мела – мелового камня, полученного при различных температурно-временных режимах нагрева исходного сырья до температуры 450-600 °С. Методом одноосного сжатия определялась их прочность в зависимости от переменных факторов. На основании экспериментальных данных была построена модель, определяющая зависимость прочности мела от времени и температуры нагрева. В интервале температур 450-600 °С с увеличением температуры прочность мелового камня растет, а с увеличением скорости нагрева – уменьшается. В процессе изотермического нагрева на прочность мелового камня будут влиять сразу несколько факторов: образование и рост кристаллов кальцита, испарение воды, агломерация зерен кальцита. При увеличении температуры нагрева с 450 до 600 °С средние размеры кристаллов значительно увеличиваются и обнаруживаются кристаллы с оценочными размерами более 4 мкм. Увеличение размеров кристаллов связано с увеличением скорости их роста. Агломерация зерен происходит при температуре 600 °С.
Двойные интерметаллиды – алюминиды титана (TiAl, Ti 3 Al), добавленные в сплавы, заметно повышают их прочностные и специальные свойства. Наиболее перспективным направлением получения интерметаллидов являются механохимические технологии, включающие механическое легирование сплавов. Механическое легирование позволяет ввести в металлическую матрицу значительно более мелкие частицы, чем можно добиться с помощью стандартных технологий порошковой металлургии. Помимо механического синтеза, способом получения интерметаллидов на основе алюминия является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) твердых химических соединений. Синтез был осуществлен по многостадийной схеме: приготовление порошка титана и алюминия, их смешивание; синтез интерметаллида Al 3 Ti методом СВС в вакууме с последующей механической активацией стехиометрических шихт. Целью работы являлось изучение динамики развития нанодисперсных фаз в процессе синтеза при механолегировании. Была рассчитана мощность, поглощаемая единицей массы материала за разное время обработки шихты. При уровне удельной мощности (дозы) механообработки 3,5 кДж/г достигается максимальное содержание интерметаллида в получаемом материале. Благодаря этим расчетам и данным, полученным в ходе рентгенофазового анализа, определена зависимость изменения содержания тройных интерметаллидов в конечном продукте от поглощаемой мощности. В результате выполненных исследований с помощью растровой электронной микроскопии и рентгеновского анализа было установлено, что методом механолегирования порошков в системе Al–Ti–Zn могут быть получены наноструктурированные интерметаллиды Ti 4 ZnAl 11 и Ti 25 Zn 9 Al 66 с размером нанодисперсных фаз менее 12 нм, причем с увеличением продолжительности в условиях эксперимента доля последнего достигает 74 % от массы образца.
Изучалось влияние четвертого элемента на микроструктуру быстроохлажденных сплавов системы Al–Mg–Zr. Сплавы дополнительно легировали тугоплавкими металлами Ti, Hf, W, Nb. В структуре всех образцов в непосредственной близости к охлаждаемой поверхности обнаружены равномерно распределенные интерметаллидные включения размером несколько нанометров. Подобная структура может быть представлена как дисперсно-упрочненный композиционный материал. Для количественного описания структуры полученных частиц охлажденного расплава был проведен количественный металлографический анализ. Полученные быстроохлажденные сплавы могут быть описаны как дисперсионно-упрочненные композиционные материалы, в которых матрица – алюминиево-магниевый сплав, а упрочнитель – интерметаллидные частицы. В зависимости от легирующего компонента эти частицы различаются формой (сферы, пластины, агломераты) и размером (от 200 нм при легировании Hf и W до 1,2-1,5 мкм при легировании Ti и Nb). Рентгенофазовым анализом (РФА) установлено, что в изучаемых сплавах системы Al–5Mg–1,2Zr–(0,5÷2,0)X высокие скорости охлаждения расплавов приводят к образованию новых интерметаллидов, отсутствующих в равновесных системах. На примере сплава с гафнием показано, что увеличение содержания легирующего компонента (от 0,5 до 2 % по массе) приводит к увеличению объемной доли интерметаллидных включений (от 5 до 12,8 %). При этом их форма и средний размер остаются неизменными. Дополнительный легирующий компонент позволит улучшить механические характеристики алюминиевых сплавов за счет увеличения порога рекристаллизации быстроохлажденного сплава.
Методом рентгеновской электронной спектроскопии исследовалось влияние стронция, висмута и сплава свинца и олова на структуру поверхностных пленок порошков оксида алюминия. Установлено, что легирующие добавки являются поверхностно-активными веществами и концентрируются преимущественно в поверхностном слое, частично окисляясь совместно с алюминием. Образующиеся поверхностные пленки оказывают влияние на потребительские свойства алюминиевых порошков.
