Когерентная граница
Cтраница 4
Сдвиговый механим мартенситного превращения отличается закономерным кооперативным направленным смещением атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство, однако величина абсолютного смещения растет пропорционально удалению от межфазной границы. В процессе превращения кристаллы мартенсита сопряжены с аустепитом по определенным кристаллографическим плоскостям ( см. рис. 65), и между растущими мартенситными кристаллами и аустепптной матрицей образуется когерентная граница. [46]
 |
Зависимость свободных энергий аустенита Рд и мартенсита FM от температуры ( в и точек. [47] |
Сдвиговый механим мартенситного превращения отличается закономерным кооперативным направленным смещением атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство, однако величина абсолютного смещения растет пропорционально удалению от межфазной границы. В процессе превращения кристаллы мартенсита сопряжены с аустенитом по определенным кристаллографическим плоскостям ( см. рис. 65), и между растущими мартенситными кристаллами и аустенитной матрицей образуется когерентная граница. [48]
 |
Зависимость свободных энергий аустенита F и мартенсиот температуры ( о и точек М. [49] |
Сдвиговый механим мартенситного превращения отличается закономерным кооперативным направленным смещением атомов в процессе перестройки решетки. Отдельные атомы смещаются на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя взаимное соседство, однако величина абсолютного смещения растет пропорционально удалению от межфазной границы. В процессе превращения кристаллы мартенсита сопряжены с аустенитом по определенным кристаллографическим плоскостям ( см. рис. 65), и между растущими мартенситными кристаллами и аустенитной матрицей об - та разуется когерентная граница. [50]
Реализуемый в конкретных условиях термообработки или сварки тип превращения предопределяется двумя основными факторами: термодинамическим стимулом и степенью развития релаксационных процессов. По данным работы [35], система в процессе превращений аккумулирует упругую энергию из-за различий кристаллических структур и удельных объемов исходной и конечной фаз. При этом энергетический баланс системы определяется как накоплением упругой энергии, так и релаксацией. Причем в случае образования когерентных границ исходной и конечной фаз роль поверхностной энергии значительно меньше, чем упругой. При возникновении некогерентных границ соотношение указанных энергий обратное. Необходимо также учитывать вклад в энергетический баланс системы дефектов кристаллического строения, растворенных атомов примесных элементов, неметаллических включений. Механизм влияния перечисленных факторов требует дальнейшего изучения. [51]
Чем выше температура старения, тем скорее достигается этот максимум. Дальнейшее снижение прочностных свойств связано с перестариванием. Последнее вызвано коагуляцией образовавшихся выделений, которая приводит к укрупнению частиц фаз и уменьшению их числа в единице объема. Другой процесс при перестаривании - переход метастабильных фаз в стабильные и замена когерентных границ раздела некогерентными. При достаточно низких температурах старения процесс перестаривания не достигается. Упрочнение при этом развивается непрерывно с затуханием во времени. [53]
В упомянутых выше теориях зарождения рассматривается только образование очень малых областей новой фазы без учета кристаллографии превращения. В то же время весьма вероятно, что критическим моментом при зарождении мартенсита является достижение условий, при которых может начаться не активируемый термически рост, а это для большинства превращений подразумевает образование полукогерентной поверхности раздела. Вопрос этот специально рассматривался Кнаппом и Делингером [45], развившими теорию, основанную на предложенной Франком модели поверхности раздела. По концентрации дислокаций была оценена поверхностная энергия зародыша, оказавшаяся равной 200 эрг / см2, что значительно выше поверхностной энергии полностью когерентной границы раздела; упругая энергия была рассчитана, исходя из общего изменения формы с использованием теории изотропной упругости. Считалось - что зародыши возникают вследствие взаимодействия дислокаций друг с другом с последующим их перераспределением, приводящим к возникновению такого сплюснутого эллипсоида, форма которого соответствует минимуму поверхностной и упругой энергии. Эта минимизация проводилась таким же путем, как и в классической теории зарождения, но за критический размер зародыша принимался такой, при котором изменение полной свободной энергии не достигает своего максимального значения, как в классической теории, а становится отрицательным. Предполагается, что зародыши, размер которых превышает этот размер, оказываются способными к быстрому росту, приводя к возникновению новых дислокаций. [54]
Видимые в структуре прямые границы двойников ( рис. 5, в) представляют собой след пересечения плоскостей ( 111) на границе матрица - двойник с плоскостью шлифа. На этих границах между расположением атомов в матрице и двойника имеется закономерная, когерентная связь. Когерентные границы двойника обладают, как и всякие границы, определенной поверхностной энергией. Однако, очевидно, что эта поверхностная энергия значительно меньше поверхностной энергии на обычных некогерентных границах. По подсчетам ряда авторов [ М ], отношение удельной поверхностной энергии на когерентной границе матрица - двойник к удельной поверхностной энергия обычных границ различно для разных металлов. Чем меньше это отношение, тем более вероятно образование двойников в данном металле. Поэтому в меди двойникование наблюдается чаще, чем в алюминии. [55]
На протяжении почти всей истории развития науки о трении твердых тел основной тенденцией являлось увеличение твердости материалов триботехнического назначения или их поверхностных слоев. Увеличение твердости контактирующих поверхностей приводит к уменьшению площади фактического контакта трущихся материалов и снижению макроскопических напряжений сопротивления относительному перемещению. Вместе с тем напряжения и энергия, рассеиваемая на отдельных микронеровностях, могут возрастать. Для материалов, близких по типу структурного упорядочения и характеру межатомных взаимодействий, возрастание твердости является косвенным, но надежным признаком уменьшения химической и адгезионной активности. Усиление связей между атомами твердого тела затрудняет подстройку его кристаллической решетки, необходимую для установления когерентной границы и образования новых межатомных связей при адгезионном взаимодействии. [56]
Известно, что титановые сплавы, имея высокие прочностные характеристики, плохо работают в качестве элементов подвижных сочленений машин и механизмов. При умеренных нагрузках и скоростях наблюдается интенсивное схватывание с последующим разрушением контактирующих поверхностей. Модификация структуры поверхности посредством ионной имплантации позволяет повысить износостойкость. Анализ нескольких десят ков различных технологических процессов обработки поверхностей сплавов Ti - 6A1 - 4V показал, что ионная имплантация бария, приводящая к возникновению преципитатов ВаТЮ3, образующих когерентную границу с TiO и эффективно препятствующих диффузии кислорода, по эффективности повышения износостойкости уступает лишь детонационному и газопламенному напылению. Однако нанесение покрытий приводит к увеличению размеров на единицы и десятки микрометров. [57]
Дело в том, что нарушение когерентности на границе раздела фаз вследствие накапливания упругих деформаций вовсе не обязательно должно приводить к нарушению их взаимной ориентировки. Очень часто понятия когерентность и взаимная ориентировка фаз отождествляются. Тем не менее, как отмечалось А.Л. Ройтбурдом [ 33], наличие когерентности прямо не вытекает из экспериментальных данных о кристаллогеометрии переходов. Ориентационные соотношения являются показателем генетической связи и только косвенно указьтают на существование фактической связи между сосуществующими фазами. Таким образом, ориента-ционные соотношения могут существовать и между фазами, не являющимися полностью когерентными одна по отношению к другой. Учитывая большие упругие деформации, возникающие на когерентной границе при фазовом превращении, сопровождающемся объемными изменениями, наиболее вероятно образование частично когерентных зародышей, ни в какой степени не исключающих взаимной ориентации фаз. [58]
Дело в том, что нарушение когерентности на границе раздела фаз вследствие накапливания упругих деформаций вовсе не обязательно должно приводить к нарушению их взаимной ориентировки. Очень часто понятия когерентность и взаимная ориентировка фаз отождествляются. Тем не менее, как отмечалось А.Л. Ройтбурдом [ 33], наличие когерентности прямо не вытекает из экспериментальных данных о кристаллогеометрии переходов. Ориентационные соотношения являются показателем генетической связи и только косвенно указывают на существование фактической связи между сосуществующими фазами. Таким образом, ориента-ционные соотношения могут существовать и между фазами, не являющимися полностью когерентными одна по отношению к другой. Учитывая большие упругие деформации, возникающие на когерентной границе при фазовом превращении, сопровождающемся объемными изменениями, наиболее вероятно образование частично когерентных зародышей, ни в какой степени не исключающих взаимной ориентации фаз. [59]
Страницы: 1 2 3 4