Cтраница 2
Как уже упоминалось, в сплавах внедрения могут происходить процессы упорядочения атомов не только на узлах, но и на междоузлиях. Происходящие на междоузлиях процессы упорядочения следует различать в двух случаях. При этом взаимодействие может ие обеспечить появление фазового перехода порядок - беспорядок на однотипных междоузлиях в реализуемой на опыте области температур исследования упорядочения. Однако, если в таких сплавах внедренные атомы занимают междоузлия двух типов ( например, октаэдрические и тетраэд-рические), то при понижении температуры будет происходить их упорядочение, связанное с перераспределением, приводящим к собиранию этих атомов в междоузлиях с меньшей потенциальной энергией. Такой процесс не связан со взаимодействием внедренных атомов и поэтому не является кооперативным процессом. Он не сопровождается фазовым переходом в упорядоченное состояние при какой-то конечной температуре. [16]
В данной книге излагаются вопросы тео рии сплавов внедрения, связанные с характером размещения внедренных атомов па междоузлиях и с подвижностью этих атомов. [17]
Как неоднократно отмечалось выше, существует большое количество сплавов внедрения и соединений металлов с легкими атомами, в которых концентрация этих атомов уже не может считаться малой. Поэтому при рассмотрении процессов их диффузии необходимо учитывать невозможность переходов атома в соседнее междоузлие из-за его заполнения. В этих случаях может оказаться существенным и взаимодействие между внедренными атомами. [18]
Здесь уместно провести аналогию клатратообразования с явлениями образования сплавов внедрения и адсорбциии. Учет взаимодействия между внедренными [40] или адсорбированными молекулами ( атомами) [38, 39] может привести к скачку в степени заполнения. [19]
Большое значение имеет вопрос о подвижности внедренных атомов в сплавах внедрения, определяющей скорость протекания диффузионных процессов, а также скорость достижения равновесного состояния при различных процессах перераспределения атомов по междоузлиям. При сравнении коэффициентов диффузии в сплавах замещения и внедрения для одинаковых температур обращает на себя внимание тот факт, что обычно коэффициенты диффузии внедренных атомов оказываются намного большими, чем атомов, занимающих узлы решетки. Это обусловлено как относительно малыми размерами внедренных атомов, так и тем, что рядом с ними ( при не слишком больших степенях заполнения междоузлий внедренными атомами) практически всегда имеются свободные соседние междоузлия. [20]
Связанная с ними энергия деформационного взаимодействия может, особенно в сплавах внедрения, составлять значительную долго от полной энергии ( взаимодействия внедренных атомов и, добавляясь к энергии взаимодействия других видов ( так называемого химического взаимодействия), играть существенную роль в протекании рассмотренных выше процессов фазовых превращений, в частности, упорядочения внедренных атомов в мартенштных фазах. [21]
Для выяснения особенностей диффузии в таких случаях рассмотрим часто применяемую упрощенную модель сплава внедрения, в которой кристаллическая решетка металла остается неизменной по структуре и геометрическим размерам при изменении концентрации внедренных атомов от нуля до величины, соответствующей полному заполнению междоузлий. При сравнения результатов такой теории с экспериментом нужно учитывать, что в реальных сплавах и соединениях концентрация внедренных атомов изменяется обычно в некоторых ограниченных интервалах, и пользоваться полученными формулами не для любых концентраций, а только для этих интервалов, в которых сделанные предположения оказываются более справедливыми. [22]
В § § 16, 20 были рассмотрены теории распада бинарного и тройного сплавов внедрения на два твердых раствора измененных концентраций. Однако часто встречаются случаи, когда сплав внедрения распадается на твердый раствор внедрения измененного состава и химическое соединение внедренных атомов с атомами, занимающими узлы решетки, имеющее определенный состав. Примером такого распада может служить выделение карбида из легированного аустенита. [23]
Выяснение вопроса о том, в каком состоянии присутствуют примеси внедрения в междоузлиях решетки металла, имеет большое значение для понимания особенностей электронной структуры сплавов внедрения и характера их электронного спектра. [24]
Аналогичным путем могут быть объяснены различные процессы перераспределения внедренных атомов в неоднородном поле упругих напряжений, приводящие к концентрации этих атомов в растянутых областях сплава внедрения. Примером перераспределения такого типа, имеющим большое значение, является образование атмосфер внедренных атомов в растянутых областях, возникающих в поле напряжений вокруг дислокаций. [25]
До выпуска автоматических отключателей буровых электродвигателей при перегрузках талевой системы в количестве, обеспечивающем возможность установки их на всех станках бурения, установка должна выполняться в соответствии сплавом внедрения. [26]
Для хрома и марганца правило формулы (6.20) не выполняется, поэтому они не ферромагнитны. Но некоторые сплавы внедрения на основе марганца и хрома являются ферромагнитными. То же самое можно сказать про ферромагнитный сплав Гейслера ( Cu2Mn А1), состоящий из неферромагнитных металлов. [27]
Следует подчеркнуть, что хотя между обычными фазовыми переходами и переходами в сплавах внедрения есть много общего, они протекают в существенно различных условиях. Переходы в подсистеме междоузлий сплавов внедрения происходят в решетке узлов, занятых атомами металла и в значительной степени жестко фиксирующих пространственные положения внедренных атомов. Следует иметь в виду также, что внедренные атомы находятся под влиянием сил взаимодействия с ионами, на. Поэтому подсистемы узлов и междоузлий в сплавах внедрения должны рассматриваться совместно с учетом их взаимодействия, приводящего к взаимному влиянию процессов, происходящих на этих подсистемах. [28]
При этом, как правило, не будут рассматриваться квантовые особенности системы, для чего требуется методически существенно иной подход, выходящий за рамки данной книги. В дальнейшем атомная модель сплавов внедрения будет использована для исследования вопросов размещения атомов внедрения по междоузлиям металлов и сплавов, диффузии этих атомов и кинетики процессов их перераспределения после нарушения равновесия системы. [29]
Если же в кристалле структурно выделяется несколько типов положений для точечных дефектов некоторого вида, то изменение температуры и давления приводит к процессам перераспределения их по этпм положениям, а длительная выдержка при неизменных условиях - к установлению равновесных концентраций дефектов в по-лозкениях каждого типа. Так, например, в сплавах внедрения возможен случай, когда внедренные атомы практически не могут входить в кристалл пли выходить из него и общее их число не зависит от температуры ( и определяется не условиями равновесия, а задается при приготовлении сплава), но распределение пх по междоузлиям разного типа после длительной выдержки при постоянной температуре оказывается практически равновесным. [30]