Укрупнение субзерен путем коалесценции наблюдают при отжиге фольги непосредственно в колонне электронного микроскопа. Прямые наблюдения выявили постепенное размывание субграниц и исчезновение контраста между субзернами. А это значит, что субзерна приобретают одинаковую кристаллографическую ориентацию.
Стадии коалесденции двух субзерен показаны на рисунке. Совершенно очевидно, что исчезновение субграницы должно сопровождаться некоторым поворотом решетки одного или обоих субзерен, чтобы образовалась единая ориентация решетки в области в которой ранее находились слегка разориентированные субзерна.
Стадии оалесденции двух субзерен
Стадии оалесденции двух субзерен (схема Ли):
а — структура до коалесценции;
б — поворот одного субзерна;
в — структура сразу же после коалесценции;
г — конечная структура после выпрямления субграниц вследствие миграции.
Граница между субзернами постепенно исчезает, так как дислокации уходят из нее в субграницы, окружающие эти субзерна. Поэтому иногда говорят, что граница «рассыпается». Предполагают, что в рассыпании субграницы главную роль играет переползание дислокаций.
Из схемы на рисунке,6 видно, что поворот субзерна при коалесценции возможен только в том случае, если атомы в окружающих его субзернах уйдут из заштрихованных участков.
Следовательно, объемная диффузия является процессом, контролирующим коалесценцию. Скорость коалесценции пропорциональна коэффициенту самодиффузии и обратно пропорциональна кубу диаметра субзерен.
Если субзерна крупные, то атомам необходимо диффундировать на большие расстояния. При очень больших или вытянутых субзернах механизм укрупнения их вследствие коалесценции может не срабатывать.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков