Свойство - граница - зерно
Cтраница 2
Сравнительно новый и приобретающий все большую значимость ( в связи с развитием ряда чрезвычайно важных для народного хозяйства отраслей промышленности, в частности атомной и тепловой энергетики, химического и металлургического машиностроения) аспект проблемы - взаимосвязь происходящих при развитии отпускной хрупкости изменений свойств границ зерен стали с ее восприимчивостью к межзе-ренному разрушению в агрессивных средах, при повышенных температурах, радиационному охрупчиванию. В настоящее время сделаны только первые шаги в понимании механизмов такой взаимосвязи. [16]
До общего решения здесь еще очень далеко, так как этому препятствуют и теоретические трудности, и возможности техники измерений; к тому же бесспорно, что кроме величин, поддающихся непосредственному измерению ( например, размера зерна и анизотропии), здесь сказываются и многочисленные другие параметры, более трудно поддающиеся регистрации. Сюда относятся, например, свойства границ зерен и внутренние напряжения. К тому же даже величина зерна не является четким понятием, как это видно по микрошлифам сталей, имеющих сложную структуру. [17]
 |
Зернограничное скольжение в бикристалле свинца при растяжении ( величина скольжения характеризуется смещением отмето к. 1 - граница кристаллов. 2 - отметка. [18] |
На рис. 3.31 показана микрофотография, иллюстрирующая зернограничное скольжение при деформации растяжением би-кристалла свинца. Чтобы исследовать основные характеристики зернограничного скольжения, провели эксперименты, определив свойства границы зерен кристаллов и ориентировку двух кристаллических зерен, путем приложения напряжения в направлении параллельном границе зерен или под некоторым углом к ней. [19]
Границы субструктуры, естественно, отличаются от границ зерен в поликристаллических структурах, которые представляют собой более сложное нарушение строения кристаллической решетки и систему нарушений непрерывности. Эта точка зрения подтверждается свойствами границ мозаичной структуры, отличающихся от свойств границ зерен в условиях пластической деформации, в частности при длительном нагружении и высоких температурах. Так, например, полигонизация является результатом увеличения плотности дислокаций при пластической деформации в условиях высокой температуры и большой длительности нагружения, облегчающих перегруппировку дислокаций путем их восхождения и расположение их в виде границ, вызывающее более значительный наклон кристаллографических плоскостей смежных участков решетки. [20]
Для понимания природы и создания теории СПД необходим учет конкретного1 микромеханизма ЗГП и атомных аспектов, связанных с ним изменений структуры границ зерен. В настоящее время здесь еще нет полной ясности, но уже имеющиеся данные о строении и свойствах границ зерен ( см. 2 2.2) могут быть использованы при разработке теории СПД. [21]
Производство сплавов в виде монокристаллических изделий обеспечивает дальнейшее улучшение свойств. Отсутствие границ зерен позволяет удалять из сплава такие легирующие элементы, как С, В, Zr и Hf, вводимые для оптимизации свойств границ зерен в поликристаллических материалах. У большинства сплавов удаление этих легирующих элементов вызывает повышение температуры плавления. В свою очередь, это позволяет проводить термическую обработку на твердый раствор при более высоких температурах и тем самым перевести в твердый раствор большее количество у - фазы; в результате большее количество выделений у - фазы образуется в процессе последующего старения. [22]
Некоторые легкоплавкие элементы ( Pb, Bi, Те, Т1), отличающиеся низкой растворимостью в никелевых суперсплавах, сегрегируют к границам зерен. В совокупности относительно высокая зернограничная концентрация этих элементов1, их низкая температура плавления и низкая растворимость являются причиной высокотемпературного охрупчивания суперсплавов в обычных отливках, выражающегося в преждевременном отрывном разрушении ( декогезии) по границам зерен. Сплавы для отливок направленной кристаллизации менее чувствительны к свойствам границ зерен и, следовательно, менее восприимчивы к присутствию указанных примесей. Тем не менее их содержание в этих сплавах стараются удерживать на том же уровне, что и в сплавах для обычных отливок. [23]
Труднее оценить плотность ЗГД, поскольку еще не до конца ясен механизм их исчезновения в границах зерен. К сожалению, эти оценки не удается сравнить с экспериментом, поскольку, как отмечалось выше, разрешение электронного микроскопа недостаточно для того, чтобы видеть ЗГД на обычных границах. Тем не менее проведенные оценки имеют важное значение для анализа свойств границ зерен при СПД. [24]
Так, в предположении, что аморфный сплав Fe82PIS является макроскопической моделью границ зерен, обогащенных фосфором, в кристаллическом сплаве Fe - Р, была проверена и подтверждена [217] гипотеза о влиянии зернограничной сегрегации фосфора ( обусловленной, например, развитием отпускной хрупкости) на накопление атомарного водорода в местах выхода границ зерен на поверхность сплава, находящегося в водородсодержащей среде. По-видимому, этот метод может быть успешно применен и для решения других задач, связанных с исследованием свойств обогащенных границ зерен. [25]
Ослабление, особенно рассеяние в материалах, является существенным препятствием для ультразвуковых испытаний, та-к что применение метода часто ограничено. Поэтому представляет большой практический интерес оценка влияния кристаллической структуры на ослабление. Решение этой проблемы затруднено, так как, кроме прямо измеряемых величин, таких как величина зерна и анизотропия, также играют роль свойства границ зерен и внутренние напряжения. Исследование чистого металла или чистого твердого раствора делает ясным влияние как анизотропии, так и величины зерна. Если сравнить две литые пробы из алюминия и латуни с одинаковым размером зерна, то ослабление в сильно анизотропной латуни оказывается много сильнее, чем в алюминии, у которого слабая анизотропия. [26]
В целом рассмотрение теоретических моделей позволяет сде-лась заключение, что ни одна из них не объясняет все изменения механических свойств и микроструктуры при СПД. Хотя большинство моделей не противоречит феноменологии явления, но при выводе уравнения СПД используются разные, порой противоречащие друг другу предположения и вводятся различные параметры, неподдающиеся прямой экспериментальной проверке. Удовлетворительная модель СПД должна прежде всего опираться на надежно установленные микроскопические параметры и закономерности. Однако сложность проблемы заключается в том, что в структурном аспекте необходим учет необычайной протяженности областей, занятых границами зерен в мелкозернистых материалах, а с точки зрения механизма деформации - поведения и роли границ зерен в процессах пластического течения. В то же время вопросы физики границ зерен до недавнего времени оставались слабо изученными. Неудивительно, что представления о структуре и свойствах границ зерен еще недостаточно используются при анализе природы СПД. В этой связи целесообразно обратиться к результатам последних исследований структуры и свойств границ зерен, поскольку они позволяют глубже понять атомные аспекты механизма СПД. [27]
Граница зерна в идеальном случае - поверхность, разделяющая два кристалла ( или зерна), - к-рьпз имеют различную кристаллографич. Атом, расположенный на границе зерна, natfo дится в положении, не соответствующем минимуму по-тенц. Вследствие наличии связи между соседними атомными плоскостями в твердых телах, повышенная энергия характерна: не только для атомов, непосредственно находящихся на границе, но и для расположенных в нек-ром отдалений от нее. Подтверждением указанного положения является, напр. Особыми свойствами границ зерен обусловлены также преимущественный распад твердого раствора по границам зсрен, быстрая диффузия вдоль них и др. явления. Вследствие наличия границ зерен поликристалл может быстро наклепываться, в то время как в монокристалле того же металла пли сплава легко происходит скольжение. В случае сплавов на свойства границ зерен оказывает дополнительное влияние наличие концентрационных неоднородное / пса. [28]
В целом рассмотрение теоретических моделей позволяет сде-лась заключение, что ни одна из них не объясняет все изменения механических свойств и микроструктуры при СПД. Хотя большинство моделей не противоречит феноменологии явления, но при выводе уравнения СПД используются разные, порой противоречащие друг другу предположения и вводятся различные параметры, неподдающиеся прямой экспериментальной проверке. Удовлетворительная модель СПД должна прежде всего опираться на надежно установленные микроскопические параметры и закономерности. Однако сложность проблемы заключается в том, что в структурном аспекте необходим учет необычайной протяженности областей, занятых границами зерен в мелкозернистых материалах, а с точки зрения механизма деформации - поведения и роли границ зерен в процессах пластического течения. В то же время вопросы физики границ зерен до недавнего времени оставались слабо изученными. Неудивительно, что представления о структуре и свойствах границ зерен еще недостаточно используются при анализе природы СПД. В этой связи целесообразно обратиться к результатам последних исследований структуры и свойств границ зерен, поскольку они позволяют глубже понять атомные аспекты механизма СПД. [29]
Страницы: 1 2