Фазовые превращения и упорядочение

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И УПОРЯДОЧЕНИЕ [c.147]

Термический анализ можно использовать только в тех случаях, когда превращение протекает достаточно быстро, чтобы можно было наблюдать тепловые эффекты при используемых на практике скоростях охлаждения или нагревания. Если исследуемый образец претерпевает фазовое превращение, то на его нормальной кривой охлаждения отмечается резкий перелом вследствие выделения скрытой теплоты превращения. В противоположность этому превращение порядок spS беспорядок может не сопровождаться тепловым эффектом, но в температурном интервале превращения удельная теплоемкость значительно изменяется, как описано выше, так что она оказывает влияние на скорость охлаждения ниже критической температуры. Явно выраженное замедление на кривой охлаждения наблюдается при температуре критической точки оно постепенно уменьшается по мере уменьшения удельной теплоемкости до нормальных значений при дальнейшем понижении температуры. Это замедление трудно отличить от критической точки, наблюдаемой при обычном фазовом превращении. Однако при нагревании упорядоченного сплава, приведенного в равновесное состояние, медленное на первых порах, а затем быстрое разупорядочение вызывает уменьшение скорости нагревания в рассматриваемом интервале температур, причем сначала этот процесс идет медленно, а по мере приближения к критической температуре быстрее. При прохождении критической температуры величина удельной теплоемкости очень резко возвращается к значению, характерному для неупорядоченного сплава, после чего резко возрастает скорость нагревания. Кривая нагревания этого типа отличается от кривой в случае истинного фазового превращения, и ее можно рассматривать как доказательство превращения порядок беспорядок. Если превращение идет вяло, то переломы на термических кривых сглаживаются и уже не удается определить точное положение критической температуры упорядочения. Однако в случае превращений, идущих со значительной скоростью, повторное снятие кривых нагревания со сплавов разного состава позволяет построить кривую зависимости температуры начала упорядочения от состава и нанести ее на диаграмму состояния. [c.128]

Если гетерогенная система не находится в состоянии равновесия, то в ней возможен переход из одной фазы в другую, например, переход вещества из жидкого состояния в твердое или газообразное, переход из одной кристаллической формы в другую. К фазовым превращениям относятся и такие явления, как переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное, переход металлов в сверхпроводящее состояние, переход из неупорядоченного состояния в металлических сплавах твердых растворов в упорядоченное состояние, переход гелия I в гелий II. [c.175]

Рентгеновские эксперименты показали, что упорядочение в сплавах весьма распространенный тип фазовых превращений. Стала очевидной необходимость создания их количественной теории. К появлению ее первого варианта причастны три автора, по именам которых она названа теорией Горского— Брэгга — Вильямса (ГБВ). Но (как и в случае с открытием дислокаций) действовали они не слишком согласованно. [c.174]

В этой главе мы расскажем о чудесах закалки. Но чтобы их лучше понять, придется разобраться и в обычном ходе фазовых превращений. Не в том, почему и что происходит при упорядочении, распаде или кристаллизации (это нам уже известно), а в том, как это происходит, с этого и начнем. [c.197]

Дальний и ближний порядки могут реализовываться в ориентации молекул ориентационный порядок), магнитных моментов магнитное упорядочение), дипольных электрических моментов. Упорядочение электронного газа вигнеровская кристаллизация — образование периодической пространственной структуры электронного газа при низких температурах) используется при интерпретации фазовых превращений металл — диэлектрик , в теории сильно легированных полупроводников, при описании свойств поверхности твердых тел и др. [c.21]

В Д Садовский с сотрудниками считают, что образование аустенита при нагреве может проходить по двум конкурирующим механизмам фазовых превращений кристаллографически неупорядоченному и упорядоченному [c.73]

Сверхпроводящие свойства имеют многие сплавы со структурой упорядоченных твердых растворов и промежуточных фаз (ст-фаза, фаза Ла-веса и т.д.). При обычных температурах эти вещества не обладают высокой проводимостью. Переход металла в сверхпроводящее состояние связывают с фазовым превращением. Повое фазовое состояние характеризуется тем, что свободные электроны перестают взаимодействовать [c.579]

Стабильная фазовая диаграмма сплавов, богатых железом, практически не дает представлений о реальных превращениях в этой системе, в связи с вялостью процессов Диффузионного распада. В железомарганцевых сплавах при температурах ниже 500 °С у-фаза довольно легко переохлаждается и наряду с равновесным распадом в зависимости от состава, превращается без изменения концентрации (бездиффузионно) в фазы а и е, являющиеся твердыми растворами марганца в железе. Эти метастабильные фазы представляют наибольший практический интерес, так как именно они определяют свойства реальных сталей и сплавов. Фазовым превращениям мартенситного типа, а также атомным перестройкам (упорядочению) уделяют основное внимание при изучении железомарганцевых сплавов. [c.25]

Наиболее стойкими благодаря симметричности электростатических связей между частицами являются ионные структуры. С уменьшением ионности связи в ряде Be—О, А1—О, Zr—О, Si—О падает устойчивость к воздействию нейтронов. Более плотные и симметричные структуры стойки к воздействию радиации. Установлено, что в результате фазовых переходов под действием реакторного облучения образуются более симметричные структуры. Моноклинный диоксид циркония при облучении нейтронами флюенсом 3,6-10 I/ m переходит в кубическую модификацию, а в присутствии стабилизирующих примесей (Сг, Та, U) это превращение возможно и при меньших флюенсах. Тоже происходит с тетрагональными модификациями титанатов свинца, бария и др. Параметры образующихся при облучении кубических структур выше, чем у полученных обычным путем. Такие фазовые превращения— результат накопления упорядоченных смещений атомов. Кроме того, ряд авторов придерживается мнения, что соединение, имеющее высокотемпературную модификацию, может перейти в нее при облучении. Причиной этого являются высокая температура и давление в областях термических пиков. [c.319]

С повышением температуры переход от внутри- к межзерен-ному разрушению в большинстве случаев смеш,ается в область более высоких скоростей деформации. Считается [79], что межзеренное разрушение возникает при температуре, равной или превышающей температуру эквикогезии (лгО.бГпл). Это объясняется тем, что при этой температуре граница претерпевает фазовые превращения типа упорядочение — разупорядочение [4]. Однако, поскольку переход от внутризеренного разрушения к межзеренному в значительной степени определяется и скоростью деформирования, достижение температуры эквикогезии не всегда приводит к межзеренному разрушению. Существует мнение, что разрушение по границам зерен подавляется и при очень низких скоростях деформирования, что объясняется зато скольжения из-за низкого уровня напряжения [111 [c.88]

Структурная нестабильность металлов и сплавов может быть связана с фазовыми превращениями и не связана с ними. Не связанные с фазовыми переходами структурные изменения являются результатом изменения концентрации точечных дефектов с температурой и давлением, образования дислокаций и дефектов упаковки, взаимодействия и перераспределения дислокаций, формирования и рассыпания дислокационных границ, образования пор и их залечивания, гомогенизации и гетерогенизации (расслоения) растворов и промежуточных фаз, процессов деформации, реализуемых скольжением, двойникованием и межзерен-ными смещениями, образования трещин и др. Меняется структура и под влиянием фазовых превращений. Одни из них обусловлены изменением агрегатного состояния — конденсацией и возгонкой, кристаллизацией и плавлением. Другие — происходят в затвердевших металлах (твердофазные переходы) — полиморфные и изоморфные превращения, процессы растворения и выделения избыточных фаз, атомное и магнитное упорядочения и более сложные превращения — эвтектоидные, перитектоидные, монотектоидные, сфероидизация и коалесценция фаз к т. д. Структурные изменения, таким образом, многооСг зны, о чем свидетельствует приведенный выше перечень. [c.26]

Существование кластеров в конденсируемых средах указывает на протекание процессов упорядочения с образованием локальных областей, обладающих ближним порядком, задолго до омента, когда начинается спонтанное образование и рост зародышей (центров кристаллизации) новой фазы. В связи с этим возникает ряд дополнительных вопросов. 1Сакова концентрация кластеров в момент фазового перехода и до какой их концентрации можно говорить об элементарных актах роста Каковы элементарные акты упорядочения в структуре твердых тел, претерпевающих фазовые превращения под воздействием внешних нагрузок [c.237]

Рассматриваются различные процессы упорядочения и распада, происходящие па подрешетке междоузлш" кристалла, причем в этих процессах наряду с атомами внедрения могут принимать участие и вакантные междоузлия. Характерной особенностью таких процессов, в частности разнообразных фазовых превращений, явля- [c.6]

На свойства неметаллических материалов существенное влияние оказывают их структура — аморфная или кристаллическая и особенности физического строения. Как правило, наличие кристаллической структуры, обусловленной упорядоченным расположением элементарных структурных единиц относительно друг друга, способствует увеличению плотности и повышению механических свойств материалов, повышению их устойчивости к атмосферным воздействиям и к агрессивным средам, а также определяет более четкий характер температурных интервалов их фазовых превращений tn.i, tnwi и т. п.). [c.9]

Д. в. может смещать томп-ру всех типов фазовых превращений веществ как 1-го рода (конденсация газов, кристаллизация жидкостей, полиморфные переходы кристаллич. модификаций), так и 2-го рода магн., атомное упорядочение переход в сверхпроводящее, сег-нстоэлектрич. состояние и т. д.). В зависимости от термодинамич. свойств сосуществующих фаз величины производных dT /dp [c.550]

М. с. включает также необратимые изменения магн. свойств, связанные с т. н. структурным старением вещества, т. е. с изменением его кристаллич. структуры, дисисрсиости фаз и др. элементов структуры в результате диффузии, распада твёрдого раствора, упорядочения или др. фазовых превращений. Напр., в технич. железе в размагниченном состоянии существенно уменьшается магн. проницаемость и возрастает коэрцитивная сила после его нагрева до 130 °С. Ото происходит вследствие ВЕщеления в нём частиц карбидов и нитридов. [c.666]

Фазовые превращения. При изменении темп-ры, давления или под действием магн. поля в С. могут происходить фазовые переходы, при к-рых имеет место изменение кристаллич. структуры, хим. состава и, как правило, физ. свойств (см., напр.. Алмаз в Углерод, Мартенситное превращение). Изменения структуры, не сопровождающиеся изменением состава, характерны для полиморфных превращений в С. (см. Полиморфизм) и упорядочения твёрдых растворов. Изменение хим. состава без изменения типа кристаллич. решётки имеет место при расслоении (спиводальном распаде) твёрдых растворов. В большинстве случаев при фазовых превращениях одновременно меняются и структура и состав С. [c.650]

Мы изложили общепринятые взгляды на явления упорядочения и разупорядочения. Последняя американская работа о сверхструктурном превращении в равноатомном oPt-сплаве [27] установила, однако, что в этой системе процесс упорядочения действительно является фазовым превращением первого рода и на диаграмме равновесия имеются двухфазные области, в которых упорядоченная и неупорядоченная фазы различного состава находятся в равновесии. Теперь кажется вероятным, что многие, если не все, сверхструктурные превращения могут быть термодинамически фазовыми превращениями первого рода. [c.46]

Фазовые превращения в сплавах, не сопровождающиеся перераспределением компонентов между фазами, имеют некоторые особенности, связанные с присутствием растворенных атомов. В железоуглеродистых сплавах, например, при / мартенситном превращении происходит упорядочение в размещении атомов углерода [245]. Сдвиговое полиморфное превращение зонноочищенного железа имеет место при относительно малых переохлаждениях [111]. Известны и другие особенности полиморфных превращений в сплавах [c.33]

Некоторые сплавы при определенном составе могут существовать как в виде упорядоченных (при более низких температурах), так и в виде неупорядоченных (при более высоких температурах) твердых растворов. Переход упорядоченного состояния в неупорядоченное и обратно может быть фазовым переходом как первого, так и второго рода (подобно ферромагнитным превращениям в точке Кюри или переходу обычного гелия в сверхтекучий). В этом случае он носит кооперативный характер. Общая термодинамическая теория таких переходов была создана Л. Д. Ландау, показавшям наличие связи между таким превращением и изменением симметрии. Температура превращений порядок — беспорядок Тс. Подобные переходы наблюдаются, например, в р-латуни, РезА1, сплавах Гейслера. [c.159]

Превращения сдвигового типа характеризуются кооперативным упорядоченным смещением атомов и часто называются мартенситными или бездиффузионными, хотя такой характер перестройки решетки наблюдается не только при образовании мартенсита, айв целом ряде других фазовых переходов (бейнитное превращение, вьщеление видманштетто-вого феррита и цементита, распад и упорядочение твердых растворов). Характерным признаком этих превращений является кристаллогеометрическая связь исходной и конечной фаз. Согласно Дж. У. Кристиану [ 17], мартенситные превращения возможны, если между фазами существуют скользящие когерентные или полукогерентные границы. Движение таких границ аналогично консервативному перемещению дислокаций. Оно не требует переноса вещества, а связано только с изменением относительного расположения атомов на фронте превращения. При этом сразу обратим внимание на то, что кристаллографические особенности мартенситных превращений характерны для более широкого класса фазовых переходов, кинетические характеристики которых могут быть совершенно иными. [c.21]

Коррозионностойкие стали весьма часто проявляют склонность к хрупкому разрушению Появлениехрупкости связывают с фазовыми превращениями выделением карбидов, образованием мартенсита, выделением афазы, упорядочени ем и д р На рис 162 приведена структурная диаграмма для хромоникелевых коррозионностойких сталей, на которой области составов с возможным проявлением хрупкости после длительных выдержек в интервале температур 700— 800 °С заштрихованы [c.271]

Первоначальный период бурного энтузиазма в отношении ЯГР-спектроскопии сменился в середине 60-х годов периодом более спокойного и систематического освоения нового метода для исс.дедования свойств твердых тел. Если говорить о металловедческих аспектах проблемы, то выяснилось, что наиболее полезную информацию ЯГРС дает при изучении магнитной структуры металлов и сплавов [8], электронного распределения (зарядового состояния, типа связи) [9], фазовых превращений, включая процессы упорядочения, и динамики решетки [5]. [c.166]

Первоначальный период бурного энтузиазма в отношении ЯГР-спектроскопии сменился в середине шестидесятых годов периодом более спокойного и систематического освоения нового метода исследования свойств твердых тел. Если говорить о металловедче- ских аспектах проблемы, то выяснилось, что наиболее полезную информацию ЯГРС дает о магнитной структуре металлов и сплавов [11.81, электронном распределении (зарядовом состоянии, типе связи) [11.9], фазовых превращениях, включая процессы упорядочения, и динамике решетки [11.51. [c.144]

В настоящее время установлено, что в сплавах, испытывающих бездиффузионное фазовое превращение, вблизи точки фазового перехода, устойчивость кристаллической структуры, как правило, снижается [104, 105]. Наблюдается особое предмартенситное состояние, когда отмечаются аномалии изменения упругих констант и изменения фо-нонного спектра кристаллической решетки, возникают динамические (квазнстатические) смещения атомов в ней. Признаки неустойчивости ГЦК-решетки и влияние атомного упорядочения на устойчивость ГЦК-решетки в сплавах системы Fe—Мп изучали в работе [106]. [c.64]

Особенности железомарганцевых сплавов, и прежде всего скомпенсированность атомных магнитных моментов при антиферромагнитном упорядочении, не позволяли получить непосредственную информацию о природе и механизме фазовых превращений I и II рода при обычных магнитных измерениях. С появлением новейших локальных методов исследования, таких как ядерная гамма-спектроскопия, появилась возможность изучения сверхтонкой структуры. С помощью этих методов были уточнены ранее полученные значения температуры Нееля и построены концентрационные зависимости таких параметров, как средний магнитный момент подрешетки, магнитные моменты атомов железа и марганца. По результатам исследований авторов [1, 2, 115—118] в работе [2] была построена обобщенная магнитная фазовая диаграмма (см. рис. 30). На диаграмму нанесены температура Нееля (Т ), локальное магнитное поле на ядрах железа (Яэф), средний маг- [c.78]

Предположим, что температура фазового превращения 7 = 0. Из условия минимума термодинамического потенциала (д Ф dil2>0) следует, что ниже 0 в упорядоченной фазе, где г]=т =0, а>0. Из этих же соображений следует, что в высокотемпературной (неупорядоченной) фазе, где г,=0, а<0. Таким образом, а зависит от температуры, причем в самой точке перехода а = 0. Разложив в ряд зависимость а Т) по малому (в окрестности перехода) параметру (Т—0) и ограничиваясь первым членом этого ряда, имеем [c.98]

Кинетика перераспределения дефектов под действием диффузионных процессов определяется подвижностью дефектов при данной температуре. Обычно коэффициент диффузии вакансий значительно выше, чем междуузельных атомов, и их подвижность суш,ественна даже при комнатной температуре. По мере накопления точечных дефектов становятся существенными процессы их взаимодействия, в частности, коалесцендия с образованием микропор, вакансионных кластеров, дислокационных нетель [74]. С появлением дефектов строения связано возникновение напряжений в ионно-легированном слое, изменение коэффициентов диффузии, механических свойств твердых тел и т.д. Неравновесная концентрация дефектов строения и высокий уровень напряжений могут изменять характер упорядочения атомов, вызывать аморфизацию поверхностного слоя или фазовые превращения типа мартенситного. Профиль распределения радиационных дефектов в основном повторяет профиль распределения легирующих ионов. Однако максимум концентрации располагается ближе к поверхности, так как при низкой энергии ионов энергии, передаваемой в упругих столкновениях, недостаточно для образования дефектов строения. Распределение числа смещенных атомов для условий легирования, соответствующих данным рис. 3.2, приведены на рис. 3.4. [c.82]

Пятым из перечисленных является субструктурный механизм разупрочнения, характерный для однофазных материалов, в которых формирование протяженных устойчивых полос скольжения связано с перераспределением дислокаций, возникающих в результате пластической деформации (наклепа) или интенсивного фазового превращения. В пластичных материалах на стадии циклического деформационного упрочнения возникает ячеистая структура (рис. 5.18, а), которая трасформируется в полосовую, типа представленной на рис. 5.18, б, В условиях знакопеременного нагружения дислокационная полосовая структура, которой на поверхности образца соответствуют устойчивые полосы скольжения, характеризуется наличием упорядоченной системы дислокационных стенок [29] и представляет протяженные в пределах одного зерна плотные дислокационные стенки, параллельные плоскости первичного скольжения и вызывающие заметную (до нескольких десятков минут) разориентацию заключенных [c.233]

Калориметрические измерения показывают, что упорядочение атомной структуры в сплавах Au u и АиСиз сопровождается выделением тепла при охлаждении. Теплосодержание изменяется не только при начале перехода при Гк, а в некотором температурном интервале, вследствие чего теплоемкость сплава в области превращения имеет Х-образную форму с разрывом в точке превращения, что указывает на наличие теплоты превращения и соответственно на фазовый переход I рода. [c.218]

Отсюда вытекает, что следует признать вполне возможным существование на равновесных диаграммах состояния двухфазных областей между областями, отвечающими упорядоченной и неупорядоченной фазам. Если имеется двухфазная область, то сосуществующие упорядоченная и неупорядоченная фазы слегка отличаются по составу, и поэтому только при идеальном стехиометри-ческом составе процесс упорядочения может происходить путем перемещения атомов без диффузии на расстояния, превышающие атомные размеры при всех других составах протекает диффузия и процесс упорядочения носит характер истинного фазового превращения. [c.122]

С другой стороны, наличие ограниченной двухфазной области нельзя считать обязательным, и ее можно наносить на диаграмму состояния, только если присутствие ее было отчетливо обнаружено. Очень тщательное исследование с использованием метода количественной металлографии было проведено Беком и Смитом [1] эти авторы изучили превращение порядок беспорядок в Р-фа.зе (GnZn) системы Си — Zn. В равновесии с а-твердым раствором на основе меди находятся как неупорядоченная, так и упорядоченная фаза, так что если между ними существует двухфазная область, то граница между фазовыми областями а + Р и р при температуре упорядочения должна сместиться в сторону (см. фиг. 19). Такого смещения в действительности не наблюдалось, так что в этом случае двухфазная область должна отсутствовать или иметь очень небольшие размеры. [c.122]

Скорости образования сверхструктуры в разных сплавах резко различаются. Так, в 3-латуни упорядочение завершается настолько быстро, что необходимое для этого время не поддается измерению, тогда как для образования сверхструктуры usAu требуется несколько часов, а для NisMn — больше недели. Дело тут не в одной только подвижности атомов, так как все три сплава имеют сравнимые температуры упорядочения и точки плавления. Весьма вероятно, что наблюдающееся различие скоростей упорядочения частично связано с кристаллографией и природой фазового превращения. Превращение в Р-латуни можно, вероятно, отнести к превращениям второго рода, другие же два превращения являются классическими превращениями первого рода. [c.288]

В результате этих исследований было установлено, что не только в высоколегированных сплавах, но и в обычных конструкционных сталях, в случае их гфедварительной эакалки на мартенсит, возможен кристаллографически упорядоченный механизм обратного а у превращения, следствием чего является фазовый наклеп и рекристаллизация аустенита. Вытекающая отсюда двухстадийная схема перекристаллизации стали при нагреве (а у превращение + рекристаллизация аустенита) явилась новьпу и важным этапом развития теории и практики термической обработки. Одновременно с этим исследования, проведенные под руководством КА. Мальш1вва, были направлены на изучение фазового наклепа с далью его использования для повышения прочности аустенитных сплавов на Fe-Ni основе. [c.4]

В отличие от обычной картины фазовых превращений термодинамическая выгодность одномерной длиннопериодной структуры не означает ее кинетическую реализацию по спинодальному механизму, либо механизму зарождения и роста. Оценки, проведенные в [108], показали, что при обеспечении определенных условий перерасп15еделения концентрации кинетика перестройки одиночных прослоек одномерной структуры реализуется только при достаточном понижении температуры. Однако при этом образуется неупорядоченная структура чередующихся прослоек разного типа, и требуется исследовать кинетику их взаимного упорядочения, обеспечивающую образование одномерной длиннопериодной структуры. Ниже будет показано, что решение этой задачи требует использования представлений об иерархических структурах [109]. [c.136]

Проблема описания конденсированной среды, подверженной интенсивному внешнему воздействию, является одной из важнейших в современной физике. В последние годы в этом направлении были достигнуты значительные успехи (см. [16, 17, 58, 73, 74, 76-82, 86]). В частности, объяснены основные особенности микроскопической картины структурных фазовых превращений на атомном уровне (например, сегнетоэлектри-ческие и мартенситные превращения, упорядочение и распад твердых растворов). Характерная особенность теории структурных превращений состоит в их разделении на два класса — переходы типа смещения и порядок—беспорядок. Такая классификация определяется координатной зависимостью потенциальной энергии атома и т) для переходов типа смещения реализуется одноямный потенциал (рис. 64 а), а для переходов порядок—беспорядок — двуямный (рис. 646). Соответственно, в первом случае переход сводится к смещению минимума зависимости 7(г), а во втором атомы перераспределяются между минимумами, отвечающими различным координатам К,, Кз. [c.224]

В процессе фазовых превращений наблюдается так называемый латентный (скрытый) период. За это время новая фаза не обнаруживается простыми оптическими способами. Оче видно, требуется известное время для того, чтобы ионы, окруженные гидратными оболочками, сблизились в определенной взаимной ориентации, позволяющей им образовать энергетически выгодную упорядоченную микрообласть, из которой и образуются мик-розародыши новой фазы. Поэтому только одного пересыщения еще недостаточно для начала кристаллизации. Таким образом, кинетика кристаллизации определяется следующими условиями пересыщением, возникновением микрозародышей (первичных аморфных частиц), их ростом и, наконец, образованием центров кристаллизации. [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...