Зарождение (образование зародышей) дислокациях

Микроскопические модели радиационного роста а-урана. Поскольку структура пиков смещения в явлении радиационного роста а-урана способствует образованию скоплений точечных дефектов различного знака, это обстоятельство может служить основой для объяснения процесса образования зародышей петель дислокаций межузельного и вакансионного типов. Учитывая большую вероятность образования пиков смещения в уране при облучении осколками деления, гипотезы радиационного роста а-урана, основанные на предположении о зарождении дислокационных петель вне пиков смещения, следует считать, по-видимому, менее оправ- [c.202]

Распад твердого раствора или полиморфное превращение протекает с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы, поэтому для гомогенного возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуации концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах скопления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования зародышей (по сравнению с гомогенным зарождением), ускорением диффузионных процессов и тем самым облегчением получения концентрационных флуктуаций, необходимых для зарождения новой фазы. Рост зародышей новой фазы происходит неупорядоченным переходом атомов через границу раздела из исходной фазы во вновь образуемую. [c.46]

Гетерогенное зарождение обычно и при фазовых превращениях в твердых телах. Границы зерен, меж-фазные границы, поверхность, дислокации — образования по сравнению с идеальным кристаллом энергетически невыгодные. Следовательно, очень вероятно, что они станут местами предпочтительного образования зародышей. [c.212]

Центры гетерогенного зарождения в случае некогерентных и когерентных выделений могут быть различными. В первом случае превалирующее значение имеет выигрыш в поверхностной энергии и подходящим местом для гетерогенного образования зародыша может явиться граница зерна или поверхность включений. Для когерентного выделения решающее значение будет иметь уменьшение энергии упругой деформации. При наличии искажений постоянная решетки различна в различных участках твердого раствора и в одних участках соответствие с решеткой выделения будет больше, чем в других. Центрами внутренних напряжений (искажений), в частности, служат дислокации они могут быть благоприятными центрами возникновения когерентных выделений. [c.176]

В работе [ 57] показано, что при небольшой плотности дислокаций предпочтительными местами образования зародыша новой фазы могут оказаться границы зерен, как области с повышенной свободной энергией. Так, подсчитано, что работа образования зародыша на единичной дислокации в два раза выше, чем при зарождении на границах зерен. Однако, если создать в теле определенную плотность дислокаций, зарождение на них становится определяющим. [c.30]

Неметаллические включения и аустенит имеют различные коэффициенты термического расширения. Поэтому при температуре изотермической выдержки в аустените (вокруг включений) возможно появление напряжений, величина которых может оказаться достаточной для создания дислокаций, могущих служить местами предпочтительного зарождения. Известно, что вокруг краевой дислокации кристаллическая решетка аустенита упруго деформирована. В зоне, расположенной ниже края неполной атомной плоскости (экстраплоскости), кристаллическая решетка растянута, а в зоне, в которой расположена экстраплоскость, — сжата. Из энергетических соображений следует, что атомам углерода, растворенным в аустените по принципу внедрения, выгоднее переместиться из объемов аустенита, где отсутствуют дислокации, в зоны, расположенные у дислокаций. При таком перемещении атомов углерода уровень свободной энергии системы снижается. Такое перемещение приводит к созданию скоплений атомов углерода у дислокаций, вследствие чего создаются более благоприятные условия для возникновения концентрационных флуктуаций и, следовательно, облегчаются условия для образования критических зародышей цементита. Преимущественное зарождение цементита на дислокациях обнаружено экспериментально. [c.8]

В принципе образование стабильного зародыша новой фазы может происходить и в областях кристалла, не содержащих дефектов, в результате возникновения серии благоприятных флуктуаций (гомогенное зарождение), однако в большинстве случаев зародыши в твердой фазе образуются на границах зерен, на дефектах упаковки, дислокациях и т. п., где работа образования зародыша меньше. Образование зародыша в классическом смысле может не требоваться вообще, если в системе имеются какие-либо подходящие готовые зародыши или если такие зародыши могут образовываться из существующих дефектов без термической активации. Кроме того, зародыши, которые неустойчивы при данных условиях из-за того, что они имеют размер меньше критического (докритические зародыши, или эмбрионы), при резком изменении температуры могут стать закритическими. Этот способ зарождения иногда называют атермическим в отличие от термически активируемого образования зародышей. [c.228]

Зародыши обычно образуются на границах зерен и субзерен, в скоплениях дислокаций, включениях, порах, что связано с уменьшением затрат на приращение поверхностной энергии. Распад также интенсифицируется после деформации, которая повышает плотность дислокаций. При медленном охлаждении и малой степени переохлаждения образуются близкие к равновесию стабильные фазы с некогерентными границами раздела. Для них характерно гетерогенное зарождение на высокоугловых границах зерен и скоплениях вакансий (кластерах). В результате возможно образование сетки выделяющейся фазы по границам зерен. [c.498]

Процесс состоит из зарождения центров кристаллизации (зародышей) аустенита и постепенного роста кристаллов аустенита вокруг этих центров. Центры кристаллизации (зародыши) аустенита прежде всего образуются на поверхности раздела феррита и пластинок или зернышек цементита. Поэтому первые участки аустенита (темные точки на фиг. 109, а) появляются на границах зернышек цементита в феррите, в дальнейшем участки аустенита увеличиваются (фиг. 109, б и в). Это объясняется тем, что в пограничных областях между частицами цементита и ферритной основы сосредоточивается большое количество дислокаций, вакансий, промежуточных атомов, атомов примесей и других несовершенств строения решетки, а также имеется избыток свободной поверхностной энергии. Все это наряду с близостью цементита создает здесь благоприятные условия для диффузии углерода и образования аустенита. Образующийся при этом аустенит имеет около 0,8% углерода. [c.180]

Зарождение на дислокациях рассмотрено Каном [ 54]. Согласно модели, предложенной в работе, зародыш, образующийся вокруг дислокационной линии и имеющий форму цилиндра, уничтожает упругую энергию этой дислокации в некоторой области радиусом г. Изменение свободной энергии на единицу длины дислокационной линии при образовании новой фазы в этом случае может быть записано в виде [c.29]

Рис. I. Зависимость изменения свободной энергии А р системы от радиуса г сферического зародыша второй фазы [12] а — гомогенное зарождение б — гетерогенное зарождение на дислокации Л — с образованием собственно выделения В — с образованием сегрегации

Установлено, что пластина первичного цементита формируется путем послойного нарастания. Критические размеры зародыша на базисной грани цементита в отличие от графита, по-видимому, относительно невелики. Определенную роль в зарождении нового слоя играют винтовые дислокации. Они связаны с геликоидально закрученными слоями призм — в этом случае их образование не требует разрыва ковалентных связей. [c.70]

Образование субмикроскопических зародышей трещин приводит к уменьшению рассеяния электронов проводимости по сравнению со скоп лениями дислокаций до появления трещин. Необходимо также учитывать уход вакансий в субмикроскопические очаги разрушения. Поэтому с развитием процесса зарождения субмикроскопических нарушений, сплошности интенсивность снижения электропроводности уменьшается. [c.109]

Образование зародышей на дислокащ1ях может быть рассмотрено как гетерогенное в рамках классической теории зарождения. Каталитическое действие дислокаций можно учесть введением предположения о том, что свободная энергия части существующей вокруг дислокации искаженной области, которая уничтожается при превращении, передается зародышу, за счет чего энергия его образования понижается. Иными словами в этом случае используется та же предпосылка, что и при образовании зародыша на границе зерна [17]. [c.29]

Гипотезы гетерогенного (несамопроизвольного) зарождения мартенсита базируются на положении о возможности образования зародышей мартенсита на готовых подложках (границы зерен, межфазные границы, поверхность нераст-ворившихся частиц) и на дефектах кристаллического строения (дислокации, дефекты упаковки). [c.11]

Величину предэкспоненциального множителя для гетерогенного зарождения во всех случаях трудно оценить, так как механизм взаимообмена атомов, образующих эмбрионы, с другими атомами довольно плохо известен. Однако в первом приближении разумно принять, что число атомов, участвующих в процессе зародышеобразования, пропорционально 6/L, 8IL) и (8/L) для зародышей, образующихся на поверхности межзеренных границ, на ребрах зерен и на вершинах зерен соответственно (здесь б — толщина границы, L — средний диаметр зерна). Величина малых числовых множителей, служащих коэффициентами пропорциональности и зависящих от геометрии и взаимного расположения зерен, не известна сам же факт функциональной зависимости числа атомов, участвующих в зарождении, от 6/L несомненен. Число атомов на единицу объема, которые могут принять участие в образовании зародышей на дислокационных линиях, будет равно ар где р представляет собой плотность дислокаций (т. е. общуй длину дислокационных линий в единице объема), а малый численный коэффициент ос дает число атомов в поперечном сечении ядра дислокации. [c.242]

Расчет показывает, что при плотности дислокаций 10 /сж и а —200 эрг1см движущая сила, которая давала бы пренебрежимо малую скорость образования зародышей при гомогенном зарождении ( 10 " см сек ), при зарождении на дислокациях дает очень высокую скорость образования зародышей [c.246]

Вокруг дислокации существует поле упругих напряжений. Например, в случае краевой дислокации под краем неполной атомной плоскости находится область растяжения, а над этим краем — область сжатия. Поэтому структурное несоответствие зародыша и исходной фазы может быть частично или полностью скомпенсировано дислокацией, что служит одной из причин предпочтительного образования на дислокациях зародышей с полуко-герентными и некогерентными границами. При образовании такого зародыша упругая энергия решетки исходной фазы в некоторой области вблизи линии дислокации уничтожается. Это значит что в формуле (25) слагаемое Д/ упр имеет минус упругая энергия дислокации способствует зарождению, суммируясь с движущей силой превращения Д об. По одиой из оценок, в результате этого скорость зарождения на дислокациях в 10 раз больше скорости гомогенного зарождения. [c.139]

Превращения при распаде твердого раствора протекают с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы. Поэтому для гомогеЕиюго возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуаций энергии и концентрации. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше критический размер зародыша и требуемые для его образования флуктуации энергии и концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах сконления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования критического зародыша (по сравнению с гомогенным зарождением) и его размеров. [c.103]

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 достил ение 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 эрг1см , 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 по мере роста пластины параллельно поверхности раздела. [c.335]

Превращение перлита в аустенит начинается с зарождения на границе цементитной и аустенитной пластинок перлита кристаллика новой фазы — аустенита. В зародыше нового кристаллика кристаллическая решетка феррита (объемноцентрированный куб) превращается в кристаллическую решетку аустенита (гранецен-трированный куб). В чистом железе такое превращение оказывается возможным только при 9П° С или выше. На границе феррита и цементита превращение облегчается тем, что в новую кристаллическую решетку аустенита устремляется углерод из цемен-титных пластинок. Он занимает центр гранецентрированной элементарной кристаллической ячейки аустенита и как бы расклинивает ее. По границам между цементитом и ферритом сосредоточено большое количество дислокаций, вакансий и свободных узлов кристаллической решетки. Несовершенства строения кристаллической решетки облегчают диффузию углерода и обеспечивают благоприятные условия для образования аустенита. [c.117]

При гетерогенном зарождении, как известно, могут играть роль разные дефекты дислокации, субграницы, высокоугловые границы, несплошности, характеризующиеся избытком энергии. Если они оказываются в зоне зародыша, энергия, необходимая для его образования, уменьшается на величину энергии дефекта. С линейными и поверхностными дефектами типа субгранид и границ кристаллов связан сравнительно небольшой избыток энергии и поэтому они эффективны лишь при значительных пересыщениях. Формирование же графита при отжиге белых чугунов обычно происходит при небольших пересыщениях. Расчеты показывают [123], что в этих условиях линейные и поверхностные дефекты малоэффективны при образовании графитного зародыша, например, на дислокации, критические размеры всего на 2—3% меньше, чем в бездефектном участке, а при зарождении на межфазной ФЩ границе — на 4—5%. Лишь при зарождении в полостях, характеризующихся большой избыточной энергией, возможно формирование графита при малых пересыщениях. Эффективность полостей зависит и от их фор мы. Наиболее удобным местом для зарождения графита являются края тонких трещинок и незахлопнув-шихся дисковидных скоплений. вакансий. [c.144]

На рис. 23 виден светлый выступ на левом зерне, почти полностью свободный от дислокаций. Справа от него в соседнем зерне видны темные сплетения дислокаций с высокой плотностью. Мигрирующая граница выступа выметает эти дислокации. Выступ отделен от своего зеряа довольно резкой границей, левее которой плотность дислокаций высокая. Прорастание почти свободного от дислокаций крупного субзерна в соседнее зерно с повышенной плотностью дислокаций создает в нем зародыш рекристаллизации. Механизм зарождения рекристаллизованных зерен путем вызванной наклепом миграции отдельных участков (размером порядка 1 мкм) уже существующей высокоугловой границы наблюдали в алюминии, меди, серебре, никеле и железе после малых и средних деформаций. После больших деформаций основным становится другой механизм зарождения рекристаллизованных зерен, связанный не с выгибанием существующих, а с образованием новых высокоугловых границ. [c.56]

Другая причина предпочтительного зарождения на дислокациях— образование вдоль линий дислокаций атмосфер Коттрелла из атомов растворенного элемента. Если зародыш отличается от исходной фазы повышенным содержанием легирующего элемента, то естественно, что ему легче образоваться там, где уже имеется сегрегация этого элемента. Наконец, энергия активации диффузии вдоль краевых дислокаций примерно вдвое ниже, чем в объеме зерна вдали от дислокаций. Ускоренная диффузия по дислокационным трубкам облегчает диффузионный рост зародышей новой фазы, особенно при низких температурах, когда диффузия в объеме зерна исходной фазы становится очень медленной. [c.139]

С повышением температуры превращения при высоких скоростях нагрева (при перенагреве) свободная энергия системы возрастает настолько, что число центров зарождения 7-фазы увеличивается за счет их образования в областях структуры о меньшей плотностью дислокаций. Свободная энергия, существующая вокруг этих зон, исчезая при превращении, передается зародышу новой фазы, понижая энергию его образования. Отмеченное подтверждается тем обстоятельством, что при быстром нагреве стали аустенит образуется в первую очередь вокруг деформированных участков а-фазы, термодинамический потенциал которых выше, чем у недеформированной а-фазы, из-за наличия большого количества дефектов кристаллического строения и низкой устойчивости с термодинамической точки зрения. В то же время при медленном нагреве (со скоростью до 1 °С/мин) в результате исчезновения искажений решетки в образцах с различной исходной структурой образуется примерно одинаковое количество аустенита, так как при этом участками зарождения 7-фазы становятся поверхности раздела фаз. [c.74]

Измельчение субзерен — фрагментов и расположенных внутри них блоков сопровождается существенным увеличением углов разориентировки и нарушением когерентности решетки у поверхностей раздела. Одновременно с увеличением степени деформации аустенита интенсифицируется блокировка примесными атомами и вакансиями всех этих поверхностей раздела, а также скоплений дислокаций внутри блоков. В подобных условиях даже границы блоков не только не должны являться дополнительными местами образования мартенситных кристаллов, но и могут служить препятствиями при росте зародышей (возникающих внутри блоков) по крайней мере на стадии достижения ими критических размеров. Что же касается отдельных дислокаций и их скоплений внутри блоков, то их роль в качестве готовых зародышевых центров мартенситных кристаллов определяется степенью развития процесса термической стабилизации аустенита. Повышение температуры деформации (до известного предела, определяемого устойчивостью облаков Коттрелла) и снижение последующей скорости охлаждения способствуют блокированию дислокаций за счет диффузии примесных атомов и уменьшают вероятность образования мартенситных кристаллов в этих местах. Для зарождения кристаллов становятся необходимыми сдвиги в других свободных от закрепленных дислокаций участках объемов блоков. [c.167]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...