Теория термической обработки металлов
Главная / Теория термической обработки металлов
Выделение промежуточных и стабильных фаз

В большинстве стареющих промышленных сплавов из пересыщенного раствора может выделяться метастабильная фаза, структура которой является промежуточной между матричным раствором и стабильной фазой (смотрите таблицу Стадии распада пересыщенного раствора в промышленных сплавах). В некоторых системах выделяются две промежуточные метастабильные фазы. При образовании зародыша любого выделения общее изменение свободной энергии складывается из трех составляющих: ∆F = —…

Зарождение фаз

Местами предпочтительного зарождения промежуточных фаз (при старении) служат отдельные дислокации, малоугловые границы (стенки дислокаций), дефекты упаковки и предположительно вакансионные кластеры. В зонах ГП также может зарождаться промежуточная фаза. Выделения стабильной фазы предпочтительно зарождаются на высокоугловых границах и вакансионных кластерах. Кроме того, стабильные фазы могут зарождаться на ранее появившихся выделениях промежуточных фаз. Зарождение выделений промежуточных фаз…

Прерывистый распад

При прерывистом распаде в зернах исходного пересыщенного раствора αп зарождаются и растут ячейки (колонии) двухфазной смеси α1 + β, часто имеющие перлитообразное строение. У α1-фазы внутри ячеек — та же решетка, что и у исходной фазы αп, но состав ее является равновесным при данной температуре распада или промежуточным между исходным и равновесным. Рассматриваемое превращение можно…

Прерывистый распад (механизм зарождения ячейки)

Механизм зарождения ячейки прерывистого распада точно не выявлен. Одно из предположений, базирующееся на строении фронта превращения, сводится к следующему. Граница зерен мигрирует, растворенный элемент сегрегирует около нее и выделяется в виде частиц, локально закрепляющих границу. Продолжая мигрировать, граница выгибается между выделениями, а они удлиняются при росте, следуя за продвигающейся границей. Так формируется чередование участков α1…

Прерывистый распад (продвигающийся фронт)

В наклепанном сплаве продвигающийся фронт ячеистого распада «выметает» на своем пути дислокации в пересыщенном растворе и, следовательно, к термодинамическому стимулу прерывистого распада — разнице в значениях свободной энергии исходной фазы αп и смеси фаз α1 + β — добавляется новая составляющая, связанная с уменьшением плотности дислокаций. Но одновременно наклеп способствует непрерывному распаду во всем объеме…

Стадии распада раствора при дисперсионном твердении

Образование зон Гинье — Престона У дисперсионно твердеющих алюминиевых сплавов и бериллиевых бронз при комнатной температуре сразу после закалки растет электросопротивление. Это объясняют образованием в пересыщенном твердом растворе скоплений атомов легирующих элементов — кластеров, рассеивающих электронные волны. Зависимость прироста электросопротивления Зависимость прироста электросопротивления ∆ρ сплава Al — (1,2% (ат.) Mg2Si от продолжительности старения (Т) при…

Образование зон Гинье — Престона (коэффициент диффузии легирующих элементов)

Коэффициент диффузии легирующих элементов в алюминиевом растворе при комнатной и более низких температурах можно рассчитать по скорости роста кластеров, например по формуле. Такие расчетные значения оказались на много порядков больше коэффициента диффузии, полученного экстраполяцией значений, экспериментально определенных при высоких температурах в обычных диффузионных опытах. Эта разница для раствора меди в алюминии при комнатной температуре составляет…

Образование зон Гинье — Престона (обсуждение природы)

При обсуждении природы зон ГП обычно их сопоставляют с метастабильными промежуточными фазами. При этом часто подчеркивают, что зона ГП — это не новая фаза, а участок исходного твердого раствора, обогащенный растворенным элементом. В отличие от промежуточных фаз, характеризующихся собственной решеткой, зона ГП имеет ту же решетку, что и матричный раствор, только она деформирована из-за различия…

Форма и пространственное расположение выделений

Форма выделений В стареющих сплавах выделения из твердого раствора встречаются в следующих основных формах: тонкопластинчатой (обычно дискообразной), равноосной (обычно сферической или кубической) и игольчатой. Форма выделений определяется двумя конкурирующими факторами — поверхностной энергией и энергией упругой деформации, стремящихся к минимуму. Требование минимума поверхностной энергии обусловливает стремление к равноосной форме выделений и к появлению граненых форм…

Модулированные структуры

Стремление к минимуму энергии упругих искажений влияет не только на форму, но и на взаимное расположение выделений. Требование минимума упругой энергии при распаде твердого раствора обусловливает образование в ряде сплавов так называемых модулированных (или периодических) структур, для которых характерно закономерное пространственное расположение когерентных выделений на определенном расстоянии одно от другого, называемом периодом модуляции структуры. Структура…

Структурные изменения при спинодальном распаде

В начальной стадии спинодального распада возникает высокодисперсная смесь фаз, решетки которых когерентны — плавно переходят одна в другую, и межфазные границы не резкие, а сильно размытые. Чем же отличается эта смесь фаз от флуктуации состава, всегда имеющихся в твердом растворе, в том числе и выше cпинодальной кривой RKV на рисунке Диаграмма состояния с кривой расслоения,…

Непрерывный и прерывистый распад

Непрерывный распад При непрерывном распаде в исходном пересыщенном растворе образуются и растут отдельные выделения избыточной фазы. Так как выделения обогащены одним из компонентов, то матричная фаза обеднена этим компонентом и в ней существует градиент концентраций. Кристаллы избыточной фазы растут вследствие обычной нисходящей диффузии: поток атомов (смотрите стрелки на рисунке Схема эволюции распределения легирующего элемента) направлен…