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…

Распад по механизму образования и роста зародышей

Про анализируем изотермический распад твердого раствора, состав которого С0 не лежит в спинодальной области. Его свободная энергия F1 больше свободной энергии равновесной двухфазной смеси F2. Если в результате флуктуаций на ранних стадиях распада образуются две фазы с составами Сf и Сg, близкими к С0, то свободная энергия такой двухфазной смеси будет выше, чем у исходного…

Структурные изменения при старении

Основные структурные изменения при старении сводятся к фазным этапам распада пересыщенного твердого раствора, полученного в результате закалки сплава. Так как распад пересыщенного раствора является диффузионным процессом, то степень распада, тип выделений из раствора, их дисперсность, форма и другие структурные характеристики зависят от температуры и продолжительности старения и, конечно, от природы сплава, его химического состава по…

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…