Поверхность раздела микроструктура поверхност

Р с. 5. Микроструктура поверхности раздела в композите алюминий—бор после-отжига при 778 К в течение 0,5 ч (обработка Т-6 ). [c.151]

Проведенные Томпсоном и др. [83] исследования стержневого эвтектического сплава Со — Сг с карбидным упрочнением свидетельствуют о прочности связи и высокотемпературной стабильности поверхности раздела. Характеристики кратковременной и длительной прочности приведены на рис. 21. Микроструктура эвтектики практически стабильна вплоть до 1370 К, а эвтектический сплав обладает более высоким сопротивлением ползучести, чем традиционный жаропрочный сплав на кобальтовой основе Маг М-302. Судя по энергии активации, процесс ползучести определяется упрочняющей карбидной фазой, что также подтверждает эффективность передачи нагрузки через поверхность раздела. [c.263]

Независимо от механизма передачи напряжений поверхность раздела может явиться самостоятельным источником упрочнения, если микроструктура композита мелкодисперсна. Причина этого эффекта может заключаться во взаимодействии скользящих дислокаций с дислокациями поверхности раздела, а также в связанных с поверхностью раздела силах изображения и в механическом стеснении при деформации матрицы. [c.263]

Поскольку обе твердые фазы растут одновременно перпендикулярно поверхности раздела расплав — твердое тело, они фактически параллельны друг другу. Таким образом, сам процесс направленной кристаллизации эвтектики обеспечивает развитие направленной микроструктуры. [c.356]

Плоский фронт кристаллизации, определяющий образование правильной микроструктуры, отражает тот факт, что энергия поверхности раздела двух твердых фаз меньше энергии поверхности раздела каждой из фаз с жидкостью. Такой минимум поверхностной энергии обусловливает предпочтительное ориентационное соответствие двух твердых фаз. Действительно, во многих эвтектических системах было обнаружено особое кристаллографическое соответствие между фазами, при котором определенные плоскости одной из фаз были параллельны плоскостям другой фазы и плоскостям габитуса пластины, а определенные направления в этих плоскостях взаимно параллельны [29]. Тот факт, что это кристаллографическое соответствие сохраняется в различных зернах эвтектики и в разных отливках, определенно указывает на [c.360]

Более того, поверхности раздела в эвтектике, обладающие особым кристаллографическим соответствием, оказались чрезвычайно стабильными. В различных моделях предполагается, что сопротивление процессам сфероидизации и укрупнения определяется рядом факторов низкоэнергетическим состоянием поверхности раздела фаз, повышенным совершенством структуры (т. е. уменьшением площади дефектных областей) и увеличенным исходным размером составляющих микроструктуры. [c.370]

VI. Микроструктуры поверхностей раздела...................... 423 [c.394]

В волокнистых металлических композитах, за исключением композитов с направленной эвтектикой, волокно и матрица, как правило, не находятся в состоянии химического равновесия. Из всех факторов, воздействующих на усталостную прочность композита, вероятно, самым малопонятным является влияние прочности и микроструктуры на границе раздела волокна и матрицы. Увеличение прочности происходит в результате того, что посредством касательных напряжений усилия передаются через границу раздела волокна и матрицы, и высокомодульные волокна несут большую часть приложенных параллельно им нагрузок. Поверхности раздела играют и другую важную роль в сопротивлении разрушению, контролируя вид распространения трещин они могут отклонять распространяющиеся трещины и задерживать рост трещин. [c.396]

Алюминий 6061, армированный волокнами бора, является в настоящее время наиболее усовершенствованным волокнистым композитом с металлической матрицей. На рис. 1, а приведены кривые напряжение — число циклов до разрушения (S — N) для характерных современных композитов, а микроструктуры их поверхностей раздела изображены соответственно на рис. 1, б для волокон без покрытия и на рис. 1, в для волокон с покрытием Si ). [c.398]

На усталостную прочность армированных волокнами металлов влияют как прочность сцепления на границе раздела, так и микроструктура поверхности раздела. Те усталостные трещины, которые растут параллельно поверхностям раздела, должны распространяться в матрице или по поверхности раздела (упругие расчеты показывают, что мы можем исключить возможность роста трещины в волокне, и действительно такого роста не наблюдалось), поэтому важно только знать, будет ли прочность сцепления больше или меньше прочности матрицы (на растяжение или сдвиг). В первом случае трещины продольного и поперечного сдвига растут из разорванного волокна в металлическую матрицу, а в последнем случае происходит разрушение поверхности раздела (расщепление отрывом), по мере того как трещина приближается к волокнам. Необходимо лишь знать относительные величины прочности сцепления на границе раздела и прочности матрицы, а это можно без затруднений определить металлографическими, рентгенографическими или фрактографическими методами, наблюдая места расположения усталостных трещин сдвига. [c.423]

Сложнее рассматривать, какое влияние оказывает микроструктура поверхности раздела на усталостную прочность композита, поскольку имеется весьма большое разнообразие возможных микроструктур. По-видимому, те особенности микроструктуры, которые уменьшают сопротивление волокон разрыву, должны быть максимально ослаблены или устранены. В табл. V кратко изложено, какие наблюдались микроструктуры поверхностей раздела [c.423]

Рис. 14. Микроструктуры поверхностей раздела композитов алюминия 6061-0 с бором.

Механизмы понижения усталостной прочности композитов еще определяются, но уже ясно, что (а) усталостная прочность композитов, подобно усталостной прочности металлов, очень чувствительна к структуре, (б) можно управлять микроструктурами поверхностей раздела для того, чтобы оптимизировать сопротивление материала усталостному разрушению, и (в) детали микроструктуры, имеющие критическое значение для усталостной прочности, обладают размерами, измеряющимися несколькими сотнями ангстрем (10 см). [c.427]

Разработка руководящих принципов по конструированию материалов, работающих в условиях циклических деформаций. В первую очередь эта проблема относится к поверхности раздела основные факторы, фигурирующие здесь, суть микроструктуры поверхностей раздела и их прочности, механические свойства компонентов и диаметры волокон. [c.436]

Как уже отмечалось в гл. 2, конденсация в покоящейся непо-двил<ной среде начинается с покрытия стенок мономолекулярным слоем (с концентрацией вещества на границах раздела фаз). Для начала конденсации и дальнейшего неограниченного роста пленки весьма важными факторами являются свойства твердого тела поверхностная энергия, смачиваемость, чистота обработки. Здесь следует особо подчеркнуть влияние микроструктуры поверхности. Наличие мельчайших впадин с отрицательными радиусами кривизны [c.278]

Процесс вакуумно-дугового переплава изначально был разработан с целью улучшить структуру и свести к минимуму ликвационные явления в слитках суперсплавов, чтобы таким образом обеспечить сплавам максимально возможные свойства уже на стадии их выплавки. Следовательно, в процессе плавки необходимо как можно тщательнее регулировать температурные градиенты и скорость кристаллизации. Подвод тепла с электрической дугой уравновешивается его отводом через слиток к стенкам тигля и базовой плите, а также излучением от поверхности жидкой ванны с ее хорошо знакомой полусферической формой. Именно форма и глубина ванны ответственны за рост дендритов, расстояние между их осями, характер макро- и микроструктуры [13]. Достоинство процесса вакуумно-дугового переплава заключается в том, что он позволяет управлять этими возможностями ванны в заранее заданных пределах, особенно при использовании гелия для охлаждения поверхности раздела слитка и изложницы. Однако с увеличением размера слитков становится все труднее поддерживать оптимальные размер и глубину ванны, в конечном счете это ставит пределы размеру слитка, которому в рамках вакуумно-дугового переплава еще можно придать удовлетворительные свойства. [c.152]

При металлографическом описании микроструктур сплавов используют понятие структурная составляющая, под которым понимается часть сплава (однофазная или многофазная), имеющая характерную (однообразную) структуру и отделенная от остальных частей сплава поверхностями раздела. Так, самостоятельной структурной составляющей (элементом микроструктуры сплавов) может быть механическая смесь из двух или более фаз (например, твердых растворов, твердого раствора [c.47]

Следует отметить, что скопления несовершенств в границах зерен и субграницах и повышенная диффузионная подвижность в этих участках весьма устойчивы и могут сохраняться после термической обработки, при которой меняется микроструктура, например после рекристаллизации или после фазовых превращений. Такая наследственная дефектность поверхностей раздела кристаллов обнаруживается именно вследствие значительной диффузионной проницаемости этих мест (см. гл. V). [c.121]

Композит нагревали при 777 К в течение 165 ч для увеличения количества разрывов окисной пленки, возникающих при изготовлении. Реакция с каустической содой прекращалась по достижении поверхности раздела. Затем бор растворяли в щелочном растворе красной кровяной соли (реактив Мураками). Было установлено, что растворение бора происходило через трещины в пленке. На рис. 11 приведена микроструктура этой пленки после частичного растворения бора. Тонкая мембраноподобная пленка имеет форму трубки диаметром 0,1 мм диаметр частично растворенного волокна менее 0,05 мм. Электронно-микроскопическое исследование пленки показало сложность ее структуры (рис. 12). Строение такой поверхности раздела обсуждается более подробно в гл. 3. [c.37]

Приведенные далее результаты показывают, что зависимость-продольной прочности от толщины реакционного слоя очень напоминает соответствующую зависимость для систем третьего класса (рис. 3). Однако развитая для систем третьего класса теория неприменима к системам псевдопервого класса из-за непостоянства толщины зоны взаимодействия. В микроструктуре образца А16061-—В, отожженного в течение 12 ч при 778 К, заметен нерегулярный рост продукта реакции (AIB2) через участки разрушения окисной пленки (рис. 4). Рост происходит в обе стороны от-пленки, но исходная пленка на поверхности раздела сохраняется. Отсутств Ие пор, возникающих при эффекте Киркендалла , также свидетельствует в пользу предположения о примерном равенстве- [c.149]

Из анализа микроструктур, полученных при направленной кристаллизации, следует, что не все эвтектические сплавы перспективны. Как было показано Шайлем [52], микроструктуры эвтектики могут быть разделены на две основные категории правильную и нарушенную . Правильная микроструктура возникает при одновременном росте двух твердых фаз на поверхности раздела твердое тело — расплав. Важным условием этого типа кристаллизации является равенство скоростей роста двух соприкасающихся фаз в оставшуюся жидкость. В этом случае поверхность раздела твердое тело — расплав оказывается плоской. Типичная правильная микроструктура имеет вид либо чередующихся пластин (рис. 2), либо параллельно ориентированных стержней (рис. 3) в [c.356]

ИЛИ стержневого, или пластинчатого типа. После того как были подробно исследованы различные эвтектические системы, Кукси и др. [11] и Джексон и Хант Г35] определили условия, при которых происходит переход от стерл невой к пластинчатой микроструктуре. Рассмотрев удельную энергию поверхности раздела фаз (для единицы объема), они установили, что переход от стержневой морфологии к пластинчатой может произойти при объемной доле, равной 1/я (32 об.%) (рис. 5). Следовательно, при прочих равных условиях преобладает стержневая морфология фазы, со- [c.359]

К косвенным методам определения адгезионной прочности на поверхности раздела относятся испытания материала на прочность при межслойном сдвиге и растяжении в поперечном направлении. Данные о прочности композитов при межслойном сдвиге-приведены в работах [ЙО, 27]. Установлено, что микроструктура волокна с учетом его модуля упругости и метода обработки поверхности влияет на межслойную сдвиговую прочность материалЭ и, следовательно, на адгезионную прочность. Зависимость прочности композита при межслойном сдвиге от модуля упругости необработанного волокна изучена Гоаном и Прозеном 27]. [c.57]

Рис. 1. Усталостная прочность и микроструктуры поверхностей раздела для современных бороалюминиевых композитов.

Рис. 2 показывает, что между пределом усталости композита (определенным на базе 10 циклов) и объемным содержанием борных волокон в композите существует линейная зависимость. Материалы, пределы усталости которых обнаруживают данную линейную зависимость, изготовлены в четырех различных лабораториях, а усталостные испытания проведены в двух различных лабораториях, поэтому был сделан вывод о том, что отмеченное усталостное поведение является характерным для современных бороалюминиевых композитов. Это крайне важное заключение, так как мы увидим позже (разд. VI), что предел усталости бороалюминиевых композитов может быть повьппен по крайней мере на 20% по сравнению с тем, который дает линейная зависимость, показанная на рис. 2, за счет регулирования микроструктуры поверхности раздела волокна и матрицы [26]. [c.401]

Современное понимание зарождения усталостных трещин в армированных волокнами металлах можно резюмирова1ь следующим образом. Зарождение усталостных трещин в композитах отличается от зарождения усталостных трещин в металлах только тем, что, кроме свободных поверхностей, играющих роль мест зарождения трещин, новым источником усталостных трещин в композитах служат разорванные волокна. Эта проблема, естественно, является более острой для случая хрупких волокон, наличия хрупких покрытий на волокнах или хрупких продуктов реакций на поверхностях раздела. Важно, что зарождение трещин происходит во внутренних точках и не без труда поддается наблюдениям или контролю методами неразрушающих испытаний. Будут ли усталостные трещины зарождаться на самом деле у разорванных волокон или нет, зависит от величины соответствующего коэффициента интенсивности напряжений, который пропорционален диаметру волокна (длине начальной трещины) и амплитуде напряжений. Последующий рост трещин определяется упругими свойствами, пределом текучести и характеристиками механического упрочнения компонентов, а также прочностью границы раздела волокна и матрицы и ее микроструктурой. [c.410]

Микроструктура поверхности раздела и прочность сцепления на границе раздела, несомненно, являются наименее изученными из тех основных факторов, которые влияют на усталостную прочность композита. Такое положение дел сохраняется и до сих нор из-за экспериментальных трудностей обнаружения границ раздела матрицы и волокна с достаточно высокой степенью разрешения. В последнее время, однако, для выявления поверхностей раздела алюминия и бора [22, 23, 25—27, 46] и оценки ее влияния на усталостную прочность композита были разработаны методы трансмиссионной электронной микроскопии. Почти все исследования поверхностей раздела, в которых достигалась высокая степень разрешения, проводились на бороалюминиевых композитах, поэтому в последующем подробном обсуждении композиты такой системы будут рассмотрены особо. [c.423]

ВЛИЯНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА НА ПРОЧНОСТЬ БОРОАЛЮМИНИЕВЫХ КОМПОЗИТОВ [27] [c.424]

Рис, 16. Влияние микроструктуры поверхности раздела на предел усталости Отпах (н 0 циклов) для композитов алюминия 6061-0 и бора Я = 0,2 [c.427]

Методы исследования микроструктур поверхностей раздела бороалюминиевых композитов, в которых достигается высокая степень разрешения, показывают, что вряд ли можно провести промышленную термообработку Тб композитов такой системы и не повредить при этом борные волокна. Ожидается, что температура термообработки (- 530 °С) вызовет образование боридов алюминия на поверхностях раздела. Должно быть, следует использовать более низкие температуры и достаточно короткие продолжительности термообработки, которые приводят к иной прочности и микроструктуре матрицы, чем те, которые обозначены как состояние Тб. [c.429]

Усталостная прочность волокнистых композитов — это свойство композиции, зависящее от комбинации свойств компонентов и поверхности раздела между ними. В результате этого композиционные материалы могут быть сконструированы для работы в условиях циклических нагрузок, во-первых, за счет выбора волокон и матрицы, имеющих подходящие свойства, и, во-вторых, за счет конструирования и контроля металлургической структуры поверхностей раздела. Последние данные указывают на то, что усталостную прочность современных бороалюминиевых композитов, например, можно существенно улучшить за счет контроля микроструктур поверхностей раздела. [c.437]

Анизотропия композита является следствием особенностей геометрии и особенностей термомеханических, деформативных и прочностных свойств компонент. Поэтому композит может иметь ряд плоскостей, в которых его свойства весьма низки и определяются в значительной степени микроструктурой. Местное разрушение происходит, как правило, по этим плоскостям. В ряде случаев такое разрушение смягчает концентрацию и уменьшает вероятность распространения трещины ), ведущей к разрушению. С другой стороны, появление ограниченных областей разрушения при низких уровнях напряжений не позволяет дать строгое определение тому, что же считать разрушением композита в целом. Поэтому анализировать разрушение композитов необходимо параллельно с позиций макро- и микромеханики. При использовании феноменологического подхода разрушение определяется по изменению макроповедения конструкции, проявляющемуся в виде потерн устойчивости или исчерпания прочности. В микроподходе разрушением считают нарушение поверхности раздела волокно — матрица. Состояние разрушения наступает, когда около одного или группы микродефектов напряжения в волокне или матрице превышают соответствующие предельные значения. [c.37]

При длительных высокотемпературных отжигах полная поверхностная энергия системы снижается в результате уменьшения площади границ раздела. Хотя такой процесс весьма вероятен, однако, например, для тонкоАисперсной направленной эвтектической микроструктуры имеется уравновешивающий фактор - низкоэнергетические поверхности раздела, обусловленные преимущественными кристаллографическими соотношениями между двумя фазами (возникновение специальных, низкоэнергетических фаниц). Этот фактор стремится стабилизировать поверхность раздела. При этом система может оставаться мелко- [c.73]

Наклепываемые кобальтовые сплавы из семейства многофазных обладают несколько более сложной микроструктурой. Эти сплавы упрочняются в результате инициированного деформированием превращения аустенитной у-матрицы (г.ц.к.) в е-фазу (г.п.), и одновременно выделения интерметаллических соединений типа фазы Лавеса OjMo или упорядоченной 03AI по поверхностям раздела г.ц.к. — г.п. и границам двойников. Режим термической обработки ограничен требованием сохранения наклепа на уровне, обусловленном тем или иным видом применения сплава и заданным уровнем механических свойств иными словами, температуру превращения превышать нельзя. Недавние усовершенствования [25] обеспечили кобальтовому сплаву при 704 °С такие механические свойства, что он стал конкурентноспособным по отношению к популярному никелевому сплаву Waspaloy. [c.197]

Еще большего упрочнения монокристаллов достигли путем создания плотоподобной микроструктуры выделений зг -фазы. Путем соответствующего управления размерным несоответствием кристаллических решеток г -фазы и матрицы добиваются того, что в процессе старения под напряжением образуются пластинчатые выделения г -фазы, ориентированные перпендикулярно оси растягивающего напряжения. Размер этих пластинок или "плотов" может достигать размеров самого кристалла. Степень упрочнения зависит от протяженности поверхности раздела между -фазой и матрицей, и более высокой длительной прочности достигают при более дисперсной структуре "плотов". При тщательном регулировании размерного несоответствия решеток можно достичь очень сильного упрочнения монокристаллов за счет выделений f -фазы. [c.334]

Рис. 154. Микроструктура поверхности раздела а-пластин. Сплав ВТ-1, угольная реплика, ХЗООО

Обычная технология получения композиционных материалов является многостадийной. Однако, выращивая нитевидные кристаллы непосредственно внутри металла, можно создать композицию, минуя промежуточные технологические стадии. Это осуществляют путем направленной кристаллизации двойных эвтектических сплавов. В этих условиях поверхность раздела между твердой фазой и жидкостью можно сделать плоской. Образуется упорядоченная микроструктура, одна из составляющих которой по форме и размерам подобна усам (рис. 175). Предел прочности пластинчатых, например, образований хрома, выделенных из меднохромового эвтектического сплава, составлял, по данным Лемке и Крафта, около 7 Гн м (700 кГ1мм ). [c.376]

Эффективным оказалось сопоставление исследуемых структур с известными геометрическими фрактальными структурами. Хорнбоген [129] при анализе микроструктуры чечевицеобразного мартенсита рассмотрел треугольник Серпинского (рис. 56) в качестве геометрического аналога фрактальности мартенситных структур (рис. 57). При мартенситном превращении площадь поверхности раздела а/Р-фаз увеличивается с увеличением числа актов фрагментации х, при этом доля остаточного аустенита р уменьшается. Поэтому в качестве измеряемого параметра при определении фрактальности мартенситной структуры была выбрана длина линии L ., отвечающей пересечению границы раздела фаз с плоскостью листа. Если использовать аналог в виде треугольника Серпинского, то после соответствующего акта фрагментации можно представить в виде [c.80]

Характер микроструктуры сварных швов аустенитных сталей в значительной степени определяется процессом первичной кристаллизации сварочной ванны. В отличие от жидкой стали, затвердевающей в изложнице, в сварочной ванне всегда существует готовая поверхность раздела между жидкой и твердой фазами — частично оплавленные дугой зерна основного металла или столбчатые кристаллы нижележащего сварного шва. Они служат подкладкой, с которой начинается рост кристаллов в сварочной ванне (рис. 24). Вследствие этого существует непосредственная связь между величиной зерна аустенитной стали и сечением столбчатых кристаллов, вырастающих из этих зерен. Чем крупнее зерно стали, тем крупнее кристаллы шва, и наоборот, чем мельче зерно стали, тем тоньше столбчатые кристаллы (рис. 24, а и б). К- В. Лю-бавский и Ф. И. Пашуканис впервые показали, что, подвергнув чеканке подлежащие ручной сварке кромки аустенитной стали и измельчив таким образом зерно в основном металле, можно в значительной степени измельчить и строение аустенитного шва. Аналогичная картина наблюдается и в случае сварки литых жаро- [c.102]

Рис. 4. Микроструктура поверхности раздела между покрытием из корро-зионно-стойкой стали и основой из углеродистой стали. X 70 (с разрешения Lukens Steel ompany)

Микроструктура (рис. 4) поверхности раздела между коррозионно-стойкой сталью Молтимет, никелевым покрытием и основой — углеродистой сталью показывает, что получена плотная металлургическая связь. После прокатки сварные кромки со всех четырех сторон обрезаются ножницами или с помощью газопламенной резки. Полученный лист с одним слоем плакировки затем может быть подвергнут термообработке для дальнейшего улучшения его свойств. Лист очищается от окалины в ванне с раствором тидрида натрия (1,2—1,7%-ный раствор гидрида натрия в рас- [c.54]

Прогнозирование формы упрочняющей фазы в какой-либо эвтектике до сих пор затруднено. Наилучшая классификация эвтектических микроструктур, предложенная Хантом и Джексоном [25], основана на использовании характеристик кристаллизации составляющих эвтектику фаз. Эта характеристика представляет собой скрытую теплоту плавления, деленную на температуру плавления (в К), т. е. энтропию плавления. Если энтропия плавления фазы меньше 2R, где R — газовая постоянная, то можно предсказать, что поверхность раздела меноду твердой и жидкой фазами будет неограненной в атомном масштабе. Металлы и большинство сплавов входят в эту группу. Для материалов, имеющих энтропию плавления больше 2R, было предсказано, что поверхность раздела будет гладкой или кристаллографически ограненной в атомном масштабе. Металлоиды, карбиды и некоторые соединения попадают в эту группу. Таким образом, двойные эвтектики обычно разделяют на три группы неограненные — неограненные, неограненные — ограненные и ограненные — ограненные, полагая, что каждый компонент будет затвердевать в процессе совместного эвтектического роста таким же образом, как это происходит при кристаллизации отдельно взятой фазы. К первой группе принадлежит большинство систем, представленных в табл. 1, в том числе Ni—Сг, Ni—W, NiAl— r и другие. Неограненные — ограненные системы, которые показали неожиданно большую область совместного роста двух фаз, состоят из монокарбида тугоплавкого металла или карбида хрома (Сг,Сз) и никелевой или кобальтовой матрицы [41]. [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...