Границы зерен модели строения

Существенную роль при описании структурного фактора жаропрочности следует отвести границам зерен их строению и протяженности (модели границ были рассмотрены в гл. III). [c.397]

Образование границ зерен — структурное превращение, присущее литому металлу (сварному шву, отливке) в период завершения его кристаллизации из жидкого расплава. Границы образуются непосредственно при срастании первичных кристаллитов. Поскольку кристаллические решетки кристаллитов ориентированы произвольно, то их сопряжение при срастании кристаллитов сопровождается существенными искажениями решеток. Эти искажения и приводят к образованию граничной поверхности. Существует также мнение, что границы образуются путем собирания дислокаций, неупорядоченно расположенных в металле после затвердевания в одну граничную поверхность в результате процесса полигонизации, однако более обоснован первый механизм образования границ. Современные представления о строении границ сводятся к тому, что на границах чередуются участки хорошего и плохого соответствия кристаллических решеток соседних зерен. Это так называемые островные модели границ зерен. Строение и протяженность участков плохого соответствия зависят от угла разориентировки решеток смежных кристаллитов. Различают малоугловые (угол до 15°) и большеугловые (угол свыше 15°) границы. Малоугловые границы описывают как ряд отдельных дислокаций (рис. 13.9,а). Расстояние между ними D определяется соотношением [c.501]

РУ границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зернограничных дефектов одна и та же граница зерен имеет совершенно различные свойства [c.126]

Мысль о том, что границы зерен и межчастичные границы остальных уровней масштабной структурной иерархии поликристаллических сплавов представляют собой самостоятельную фазу поликристалла, высказывалась давно. Предполагалось, что можно определить некую единственную структуру границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зер- [c.310]

Модель строения границы зерен иллюстрирует рис. 22. Если разрезать верхнюю плоскость и вставить лишнюю полуплоскость, то кристалл изогнется наподобие биметаллической пластины. Граница, называемая наклонной, симметрична относительно обоих зерен. Один кристалл можно совместить с другим поворотом вокруг оси, параллельной границе. Такая граница состоит из ряда чисто краевых дислокаций с вектором Бюргерса Ь, перпендикулярным к плоскости границы. В случае простой кубической решетки возможно количественное описание границы. При расстоянии ме ду дислокациями d и угле разориентировки 6 отношение bih = 2 sin 6/2 9 (для малых 9) (рис. 23). [c.72]

Рассмотрим зеренное строение металла в виде двумерной модели. В стыке трех зерен (рис. 29, а) силы поверхностного натяжения должны быть уравновешены. В металле или однофазном сплаве поверхностное натяжение на всех высокоугловых границах можно считать примерно одинаковым. Тогда силы поверхностного натяжения у, приложенные вдоль границ зерен, будут урав- [c.67]

Сопротивление пластической деформации, коррозионное поведение, магнитные свойства, релаксационные и многие другие явления зависят от строения границ зерен и протекающих возле них процессов. Экспериментальное исследование роли границ зерен и трактовка их влияния на свойства металлов и сплавов часто были связаны с методическими ошибками. С появлением новых физических методов исследований (электронной микроскопии, точечного рентгеноспектрального микроанализа и т. д.) и разработкой физических основ металловедения (прежде всего, теории дислокаций) [233] появилась возможность представить более надежную модель границ зерен в поликристаллических металлических материалах. [c.41]

ВОВ размер зерен составляет сотые доли миллиметра, он мал по сравнению с размерами изделий из этих сплавов. Поэтому наличие микронеоднородности не влияет на поведение металла в изделии, и металл считают однородной сплошной средой. Многие сплавы состоят из кристаллических зерен, имеюш их разный химический состав и разное строение, внутри зерен и на границах между ними могут возникать включения из материала иной природы. Тем не менее подобный сплав рассматривается как однородная сплошная среда. Может возникнуть другой вопрос. Предположим, что нам известны свойства всех составляющих поликристаллической структуры и имеются данные об их распределении. Требуется определить свойства композиции. Эта задача принадлежит механике, поскольку конечная цель состоит в построении модели сплошного однородного тела со свойствами, эквивалентными свойствам неоднородного тела, имеющего заданное строение. [c.21]

Для оценки скорости диффузии недостаточно знать средние характеристики, получаемые при обычных методах определения параметров диффузии. В последнее время в ряде работ предложены методы расчета параметров диффузии раздельно по границам и в объеме зерен в рамках различных моделей, учитывающих в той или иной степени реальное строение твердого тела [c.316]

Наиболее ранняя дислокационная теория строения границ зерен может быть использована также для объяснения особенностей деформации поликристаллов. В частности, модель границы зерна Мотта предусматривает, что в границах с большими углами разориентации дислокации располагаются так близко, что их индивидуальные особенности стираются и дислокации уже нельзя рассматривать как самостоятельные дефекты. Поэтому островная модель большеугловой (0>1О-=-15°) границы Мотта предполагает, что границы зерен состоят из островков хорошего соответствия, разделенных областями с сильно нарушенной структурой. [c.166]

Однако в последние годы благодаря достижениям высокоразрешающих экспериментальных методов и машинного моделирования развиты достаточно ясные представления о строении таких большеугловых границ зерен. Эти представления о строении произвольных границ основаны на том, что любую границу можно представить как смесь структурных элементов каких-то низкоэнергетических структур. Такая концепция впервые использовалась в ранней островковой модели Мотта и ее дальнейших модификациях [155]. [c.88]

Описание структурной модели. Результаты представленных в 2.1 экспериментальных исследований, а также приведенные в п. 2.2.1 представления о неравновесных границах зерен являются базисом для разработки структурной модели наноструктурных материалов, полученных ИПД [12, 150, 207]. Предметом этой модели является описание дефектной структуры (типов дефектов, их плотности, распределения) атомно-кристаллического строения наноструктурных материалов, а задачей — объяснение необычных структурных особенностей, наблюдаемых экспериментально высоких внутренних напряжений, искажений и дилатаций кристаллической решетки, разупорядочения наноструктурных интерме-таллидов, образования пересыщенных твердых растворов в сплавах, большой запасенной энергии и других. На этой основе становится возможным объяснение, а также предсказание уникальных свойств наноструктурных материалов (гл. 4 и 5). Вместе с тем, как было показано выше, типичные наноструктуры в сплавах, подвергнутых ИПД, весьма сложны. Более простым является пример чистых металлов, где основным элементом наноструктуры выступают неравновесные границы зерен. Структурная модель металлов, подвергнутых ИПД, может быть представлена следующим образом. [c.99]

Во-вторых, остаются невыясненными причины ускоренной диффузии по границам зерен и связи этого ускорения со строением границ, в частности с их дислокационной структурой поскольку для большеугловой границы нет количественной модели. [c.123]

Повышенный интерес к строению границ раздела в наноструктурных тонких пленках связан с тем, что значительное количество атомов расположено на границах зерен. В этой связи Глейтером с сотрудниками было высказано предположение о возможности сушествования нового состояния вещества. На основе расчетов, выполненных с помощью методов молекулярной динамики, было показано, что микроструктура низкоразмерных материалов состоит из кристаллических зерен и аморфных межзеренных прослоек однородной толщины. Отсюда авторы пришли к заключению, что нанокристаллические материалы со случайной ориентировкой зерен содержат только высокоэнергетические границы раздела. В противоположность этому утверждению, ряд авторов полагает, что границы раздела не являются неупорядоченными. Недавно Вепрек [11] предложил теоретическую концепцию создания сверхтвердых покрытий, в которой нанокристаллиты размером менее 10 нм окружены тонким слоем аморфной фазы толшиной менее 1 нм. В дальнейшем авторы представили экспериментальные подтверждения своей идеализированной теоретической модели. В противоположность этим результатам было показано, что границы раздела в пленках Ti-Si- -N имеют как упорядоченные, так и неупорядоченные участки [8, 12]. В частности, на некоторых границах раздела отмечено хорошее сопряжение атомных плоскостей соседних зерен и отсутствие дислокаций несоответствия. [c.496]

Ачтер и Смолуховский изучили влияние на величину 0 степени разориентировки соседних зерен. Было показано, что преимущественная диффузия по границам происходит лишь в том случае, если угол раз-ориентировки составляет 20—70°. В ряде рабог делались попытки толковать эти результаты с точки зрения различных Моделей строения границ зерен. [c.591]

Современные представления о строении границ сводятся к тому, что на границах чередуются участки хорошего и плохого соответствия кристаллических решеток соседних зерен. Это так называемые островные модели границ зерен. Строение и протяженность участков плохого соответствия зависят от угла разориентировки решеток смежных кристаллитов. Различают малоугловые (угол 15°) и большеугловые границы (угол >15°). Малоугловые границы описывают как ряд отдельных дислокаций. Большеугловая граница рассматривается как область скоплений дислокаций, а сопряжение узлов достигается за счет значительных локальных искажений решетки. [c.113]

Это уравнение выведено из условия минимума свободной энергии системы в целом, которая состоит из искаженных и неискаженных участков решетки. При этом строение искаженных участков на основе каких-либо дислокационных моделей не схематизируется. Уравнение используется для границ зерен с большими углами разориентировки, к которым не может быть применена ни одна из известных дислокационных моделей. При этом следует учитывать, что в поле искажений (напряжений) вокруг одиночных дислокаций сегрегация примесей и легирующих элементов выше, чем у скоплений дислокаций и границ с малым углом (границы блоков и субзерен), модели которых предполагают наличие промежутков с неискаженной решеткой между скоплениями дислокаций. Относительное снижение сегрегации у границ с малым углом связывают с взаимодействием полей дислокаций в местах их скоплений. Однако у границ с большим углом, представляющих собой по современным воззрениям непрерывные области неупорядоченного строения атомов по типу жидкости или аморфных тел, сегрегация благодаря более высоким значениям свободной энергии таких границ должна быть выше, чем у границ с малым углом [6, 27, 28, 50]. [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...