Границы малоугловые

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]

Если угловая разориентировка решеток соседних зерен мала (до 15°), то такие границы называют малоугловыми границами зерен. Малоугловые. границы состоят в основном из рядов дислокаций (рис. 46). Все субзеренные (блочные) границы — малоугловые, так как блоки обычно разориентированы на угол не более 1°. Если угол разориентации значителен, то образуются так называемые большеугловые границы, имеющие более сложное строение. [c.100]

Зерна разделяют так называемые большеугловые границы а соседствующие зерна, не сильно отличающиеся ориентацией в пространстве, разделяются малоугловыми границами, в этом случае зерна характеризуются стремлением к объединению, слиянию. [c.33]

Следующая стадия — полигонизация, под которой понимают фрагментацию кристаллитов на субзерна полигоны) с малоугловыми границами, происходит при нагреве до более высоких температур. [c.54]

При ускоренном охлаждении и больших степенях переохлаждения вместо стабильной фазы 0 часто образуется метастабиль-ная фаза 0, содержащая обычно меньше растворенного компонента, чем в стабильной (см. рис. 13.6). Фаза 0 зарождается гетерогенно предпочтительно на малоугловых границах блоков внутри зерен, скоплениях вакансий и отдельных дислокациях. Они имеют полностью или частично когерентные границы раздела. Возникновение метастабильных фаз обусловлено меньшим значением энергетического барьера при их зарождении, чем стабильных. Кроме того, для возникновения метастабильной фазы требуются меньшие концентрационные флуктуации. При длительной выдержке может произойти переход 0 в 0, в результате чего будет достигнуто равновесное состояние сплава с минимальной свободной энергией. [c.498]

Существует еще один источник поверхностного искажения кристаллического строения кристалла. Если рассмотреть зерно при большом увеличении, то окажется, что внутри него имеются участки с размерами 0,1-1 мкм (их называют субзернами), разориентированные друг относительно друга на угол 15-30 (малоугловые границы) Такая структура называется блочной или мозаичной (рис. 32), Свойства металлов будут зависеть как от размеров блоков и зерен, так и от их взаимной ориентации. [c.49]

Рис. 98. Движение малоугловой границы зерна под действием напряжения X

Позднее понятие полигонизации значительно расширилось. Под полигонизацией стали понимать сложные процессы перераспределения и взаимодействия дислокаций, приводящие к образованию субзерен в моно- и поликристаллах, деформированных множественным скольжением, малоугловые субзеренные границы кото- [c.306]

Рис. 177. Дислокационные малоугловые границы (стенки), образовавшиеся при полигонизации монокристалла Fe+3,5 % Si и выявленные с помощью ямок травления

Следует отметить, что в материале с высокой энергией дефектов упаковки (малой шириной расщепленных дислокаций) поперечное скольжение облегчается не только при деформации, но и при последующем отжиге. В таком материале будет проявляться заметное разупрочнение не только при рекристаллизации, но и на стадии возврата. Типичным примером этого являются алюминий и медь (соответственно с большой и малой энергией д.у). В первом случае происходит заметное разупрочнение на стадии возврата, тогда как медь разупрочняется только при рекристаллизации. Укрупнение субзерен (второй этап формирования центров) может реализоваться двумя механизмами — миграцией малоугловых границ субзерен или коалесценцией соседних субзерен с исчезновением разделяющих их субграниц. [c.319]

При полигонизации число дислокации почти не изменяется, но в результате их переползания они упорядоченно выстраиваются в виде малоугловых границ (рис. 64,6). При дальнейшем увеличении температуры происходит рекристаллизация металла, т. е. процесс зарождения новых зерен структуры и последующего их роста. Новые кристаллы отличаются более низким содержанием дислокаций и величиной свободной энергии. Механизм рекристаллизации заключается в движении границ кристалла в сторону участков структуры с большей концентрацией дислокаций. Движущей силой рекристаллизации является стремление системы уменьшить свою энергию. [c.84]

Несмотря на то что границы дислокационных ячеек в основном малоугловые, они, несомненно, являются существенным упрочняющим фактором и в зависимости от набора составляющих их дислокаций и распределения могут выступать в разной роли. Так, стенки ячеек могут служить препятствием для движущихся дислокаций либо [c.128]

В процессе возврата II рода дислокации перераспределяются и выстраиваются в стенки одна под другой. Каждая такая стенка выполняет роль малоугловой границы. Возврат может происходить при нагреве деформированного металла (статический возврат) и непосредственно в ходе горячей деформации. В последнем случае его называют динамическим, а полигонизацию —динамической. [c.14]

В сечении у деформационные полосы располагаются под углом 45° к направлению оси образца (рис. 1.27). В сечениях хиг ориентация их перпендикулярна направлению оси образца. Анализ деформационных картин указывает на формирование малоугловых поверхностей раздела (рис. 1.26). Таким образом, можно считать, что после одного прохода при РКУ-прессовании чистого А1 формируется вытянутая субзеренная структура с малоугловыми границами зерен. Увеличение числа проходов вплоть до четырех обеспечивает постепенное превращение субзеренных границ в больше-угловые зеренные границы, но это происходит только при маршруте В (рис. 1.27), а при маршрутах А (рис. 1.28) и С (рис. 1.29) структура остается преимущественно субзеренной. [c.40]

Следует отметить, что Си после РКУ-прессования может показывать и относительно низкую пластичность при растяжении (10%) [326]. По-видимому, это связано с высокой долей малоугловых границ зерен присутствующих в образцах после определенных режимов РКУ-прессования. В работе [61] испытывали Си со средним размером зерен 210 нм при сжатии. Испытание проводилось при комнатной температуре с начальной скоростью деформации 1,4 X 10 с Ч Было также обнаружено, что деформационные кривые для Си с различным размером зерен различаются по форме. Типичными особенностями кривой деформации сжатием в случае наноструктурной Си являются высокое напряжение течения, равное 390 МПа, значительное начальное деформационное упрочнение в узком интервале степеней деформации (примерно 5%) на начальной стадии деформации, практически полное отсутствие деформационного упрочнения на последующей стадии деформации. Напряжение течения на второй стадии составило около 500 МПа. В то же время пластичность наноструктурной Си была высока. Образцы при сжатии не разрушались даже после максимальной деформации, которая в данном эксперименте равнялось 83%. [c.185]

Известно, что процесс полигонизации протекает в несколько стадий, основными из которых являются [4] а) выстраивание дислокаций в короткие полигональные стенки в результате сдвига дислокаций в плоскости скольжения и переползания, перпендикулярного плоскости скольжения, б) объединение коротких полигональных стенок и согласованное переползание дислокаций, приводящее к прямолинейным малоугловым границам. [c.120]

Состояние упрочненного (наклепанного) металла термодинамически неустойчиво и при нагреве в металле наблюдается уменьшение концентрации точечных дефектов, перераспределение дислокаций скольжением и переползанием, формирование и миграция малоугловых и межзеренных границ, а также укрупнение зерен. [c.8]

Очевидно, что возникновение низкоэнергетических специальных границ, малоугловых границ во время горячей пластической деформации при высокотемпературной термомеханической обработке (ВТМО) или уменьшение угла ра-зориентации соседних зерен при их из- [c.80]

Подводя итог сказанному, следует отметить, что процессы, происходящие в деформированном металле при нагревании - полиго-низация и рекристаллизация — имеют один характер образование новых границ и их последующая миграция. Отличие состоит лишь в том, что при полигонизации границы малоугловые, низкоэнергетические и малоподвижные, а при рекристаллизации - высокоугловые, высокоэнергетические (за исключением специальных) и подвижные. [c.126]

В процессе роста покрытий в их состав входят примесные компоненты, которые являются центрами стоков вакансий и вакансионных комплексов. В результате происходит гетерогенное зарождение пор, являющееся доминирующим в реальных покрытиях. Центрами гетерогенного зарождения пор могут быть не только примесные часшцы, но и поры, микротрещины, дислокации. Поры и микротрещины являются наиболее мощными стоками для вакансий за ними в порядке уменьшения соответствующей повер)шостной энергии следуют межзеренные границы, малоугловые границы и границы между двойниками. [c.68]

Если угловая разориентировка решеток соседних зерен мала (до 10°), то такие границы называют малоугловыми границами. Малоугловые границы состоят в основном из рядов дислокаций (см. рис. 43), они не образуют дальнодействующего поля, но примеси притягиваются. Все субзеренные (блочные) границы — малоугловые. Если угол разориентировки значителен, то образуются больилеугло-вые высокоугловые) границы, имеющие более сложное строение. [c.129]

Не в полной мере обе эти модели учитывают и строение реальных металлов, состоящих из кристаллов, значительно отличающихся друг от друга как своими размерами (от 100 до 1000000 Нм / I Д так и по-разному ориентированных в пространстве. Внутри кристаллов также нарушается упорядоченное строение имеются разноориентированные участки - фрагменты. В свою очередь, каждый фрагмент состоит из блоков размером < 10 мкм. Все субзеренные (блочные) границы - малоугловые (меньше I град./ 6 /). В результате этого в металле появляются меякристаллитные, межфрагментарные и межблочные пустоты, объемы которых на 4 8 порядков меньше объемов [c.166]

Рис. 13.9. Дислокационные модели границ зерен а — малоугловая б — большеугловая в — специальная

Близость энергии активации миграции к энергии активации самодиффузионных процессов свидетельствует о том, что миграция границ контролируется направленным перемещением вакансий. Другими словами, движение границы представляет процесс обмена местами атомов и вакансий (рис. 13.13). По своему атомному механизму и энергии активации миграция занимает некоторое промежуточное положение между самодиффузией по границам и объему зерен. В случаях малоугловых и специальных большеугловых границ обмен местами атомов и вакансий происходит в малоискаженных приграничных зонах, поэтому энергия активации миграции границы будет близка к энергии активации объемной самодиффузии в решетке. По мере разориентации границы и увеличения степени искажения решеток в приграничных зонах доля энергии активации, связанная с образованием и перемещением вакансий, будет уменьшаться. Общая энергия активации миграции будет приближаться к энергии активации самодиффузии по границам. В соответствии с этим большеугловые границы более подвижны, чем малоугловые и специальные. В условиях неравномерного распределения температуры, например при сварке, отмечают, что наиболее интенсивная миграция границ происходит в направлении тепловых потоков. Это, вероятно, обусловлено направленным потоком вакансий от более нагретого к менее нагретому участку металла. [c.505]

Полигонизация — процесс образования разделенных малоугловыми границами субзерен. Полигонизация представляет собой развитие возникшей при пластической деформации ячеистой структуры. Размытые, объемные сплетения дислокаций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развивается при температурах более высоких, чем температура отдыха. Субграницы образуются в результате поперечного скольжения и переползания дислокаций в направлении достройки или сокращения экстраплоскостей. Хао тически распределенные дислокации выстраиваются в вертикаль ные стенки. Тело субзерен практически очищается от дислокаций Решетки соседних субзерен получают небольшую разориентиров ку (до нескольких градусов). Скорость полигонизации контроли руется относительно медленной скоростью переползания дислока ций, которая определяется скоростью перемещения вакансий Примеси, образующие на дислокациях облака Коттрелла, тормо зят полигонизацию. Субзерна при продолжительной выдержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е. укрупнению. Движущей силой в этом случае служит разность энергий субграниц до и после коалесценции. При дальнейшем повышении температуры получает развитие процесс первичной рекристаллизации. [c.511]

Бюргерсом было высказано предположение, что границы зерен с малым углом разориенти-ровки состоят из совокупности дислокаций. Схематически малоугловая граница, разделяющая два зерна, изображена на рис. 3.32. Многочисленные экспериментальные исследования подтверждают дислокационный характер границ. Из рис. 3.32 видно, что малоугловая граница разделяет монокристаллические зерна, ориентация которых незначительно отличается. В реальных кристаллах угол разориентировки колеблется от нескольких угловых секунд до 3—5°. Угол раз-ориентировки связан с вектором Ь краевых дислокаций и расстоянием D между ними соотношением [c.114]

Различают большеугловые и малоугловые границы субзерен, характеризующиеся углом разориентации 0 двух соседних зерен (субзерен). В дислокационной мо- 1ели границ с малым углом разориентации (рис. 21) тредполагается, что два субзерна с простой кубической зешеткой слегка повернуты один относительно другого 5 плоскости хоу вокруг оси 2 на равные и противополож-1ые углы 9/2. Угол разориентации составляет 0 = = 2 ar tg(6/2ft) или Граница состоит из ряда [c.39]

Для малоугловых границ с увеличением угла 0 плотность дислокаций растет и при 6я 15° дислокации отделены промежутком порядка двух параметров решетки. При 6>15° граница становится большеугловой, а отделяемые ею области — зернами. [c.42]

Как видно из этих данных и рис. 93, а, уравнения для малоугловых границ (90) и (92) достаточно хорошо согласуются с экспериментом для границ с углом разори-ентации 0<0т 0т достигает довольно больших значений. Однако для 0>0т экспериментальные точки не ложатся на теоретическую кривую Рида —Шокли. При [c.162]

В наиболее общем виде дислокационные представления сводятся к тому, что образование зародышей рекристаллизации связано с перегруппировкой дислокаций, приводящей к предрекристаллизационной полигонизации. При этом образуются субзерна — неискаженные или мало искаженные области решетки, повернутые друг относительно друга на некоторые углы, в начале, как правило, небольшие, т. е. отделенные малоугловыми границами. В силу неизбежной неоднородности деформированной структуры всегда имеются области (субзерна), большие по размерам, чем окружающие, и более сильно разори-ентированные. Такие субзерна растут интенсивнее, чем другие, их малоугловые границы поглощают при своем движении новые дислокации и в результате превращаются в большеугловые высокоподвижные границы, что и характеризует окончание формирования центра (зародыша) рекристаллизации. [c.315]

Если динамический возврат реализуется легко и избыток дислокаций одного знака не велик, стенки ячеек будут узкими и до отжига. При их сплющивании образуется лишь малоугловая дислокационная граница. В этом случае второй этап очень растягивается. Более того, при определенных условиях субзерно может вырасти до больших размеров (несколько десятков и даже сотен микрон), так и оставаясь окруженным малоугловыми границами. Это по существу и есть упоминавшийся выше случай собирательной полигонизации (рекристаллизации in situ ). [c.319]

Механизм коалесценции субзерен является, видимо, одним из механизмов, ответственных за то, что рекри-сталлизованные зерна часто не являются структурно совершенными, а содержат дислокации и малоугловые дислокационные границы (см. рис. 183). Эти дислокации и малоугловые границы могут являться остатками рассыпающихся субграниц. Высокоугловая граница центра рекристаллизации может оформиться и начать интенсивно мигрировать при частичном сохранении в его объеме какой-то доли дислокаций, входивших в рассыпающуюся субграницу при условии, что плотность дислокаций в окружающей матрице будет существенно большей, чем в объеме растущего центра. [c.322]

Особенностью двухфазных сплавов является то, что наряду с малоугловыми и большеугловыми границами зерен в пределах данной фазы в них имеются и границы между разными фазами — так называемые межфазные границы, которые являются барьерами для роста зерен в пределах данной фазы за счет друг друга, т. е. тормозят рекристаллизацию. [c.560]

Снижение коэффициента деформационного упрочнения К на второй и третьей стадиях, согласно Такеучи [296], обусловлено, прежде всего неоднородным распределением дислокаций в структуре и определяется частичной компенсацией полей упругих напряжений дислокаций при образовании сплетений или малоугловых границ, что действительно имеет место, когда расстояние между дислокациями составляет несколько межатомных [337]. При этом упрочнение начинает определяться не столько свойствами отдельных дислокаций, сколько их поведением в дислокационных ансамблях [337]. [c.140]

К счастью, многие из упомянутых проблем могут быть преодолены при использовании методов обработки, названной нами интенсивной пластической деформацией (ИПД) [3, 8]. Задачей методов ИПД является формирование наноструктур в массивных металлических образцах и заготовках путем измельчения их микроструктуры до наноразмеров. Хорошо известно, что путем значительных деформаций при низкой температуре, например, в результате холодной прокатки или вытяжки [9-11], можно очень сильно измельчить структуру металлов. Однако полученные структуры являются обычно ячеистыми структурами или субструктурами, имеющими границы с малоугловыми разориентировками. Вместе с тем рассматриваемые наноструктуры являются ультра-мелкозернистыми структурами зеренного типа, содержащими преимущественно большеугловые границы зерен [8, 12]. Создание таких наноструктур может быть осуществлено методами ИПД, позволяющими достичь очень больших деформаций при относительно низких температурах в условиях высоких приложенных давле- [c.6]

Как показано в работах [35,60,61], РКУ-прессование также может приводить к формированию в Си и Ni равноосной ультра-мелкозернистой структуры. В Си средний размер зерен оказался 210нм (рис. 1.8), а распределение зерен по размерам было подобно логнормальному. Электронно-микроскопические исследования выявили присутствие трех типов зерен. В малых зернах (меньше 100 нм) решеточные дислокации практически отсутствовали, в зернах среднего размера (200-300 нм) наблюдались отдельные хаотически расположенные дислокации, а в больших зернах (400-500 нм) происходило формирование субзерен. Средняя плотность дислокаций внутри зерен составила 5 х 10 м . Вместе с тем, вид структуры после РКУ-прессования очень сильно зависит от режимов деформирования. Например, при том же количестве проходов (12) изменение маршрута прохождения заготовок при РКУ-прессовании Си от В к С (см. 1.1) приводит к формированию принципиально другого типа микроструктуры — полосовой структуры, имеющей много малоугловых границ (рис. 1.86 ). [c.21]

РКУ-прессование. Уже в первых работах по использованию РКУ-прессования для получения ультрамелкозернистых структур [35] было установлено, что сильное измельчение структуры наблюдается даже после 1-2 проходов. Однако получаемые ячеистые структуры имели в основном малоугловые границы. Формирование преимущественно большеугловых границ наблюдали при увеличении числа проходов до 8 и более. Недавно подробное электронно-микроскопическое исследование эволюции структу- [c.39]

С помощью набора структурных единиц может быть лредста-влен непрерывный переход зернограничных структур через весь интервал разориентировок как для границ наклона (симметричных и несимметричных), так и для границ кручения. Все границы по этой модели имеют упорядоченное строение структура границы повторяется через определенный период, который можно назвать сегментом повторяемости. Очень важно, что теория структурных единиц прямо соответствует дислокационным моделям большеугловых границ. Еще Брэндон с соавторами (1966 г.) предположили, что отклонение разориентировки границы от специальной создается сеткой ЗГД аналогично тому, как сетка решеточных дислокаций создает малоугловую разориентировку в кристаллической решетке. Затем выяснилось, что эти ЗГД могут быть собственными, структурными и вторичными ЗГД Ядра этих ЗГД достаточно узкие — локализованные и, что очень важно, сохраняют свою индивидуальность при очень малых расстояниях между дислокациями [156]. К настоящему времени установлено, что описание с помощью структурных единиц позволяет выявить дислокационную структуру любой границы. [c.90]

Деформированный Ti в наноструктурном состоянии 2 имел волокнистую в осевом направлении структуру с заметно меньшим средним размером зерен 0,15 мкм и более высокой плотностью дислокаций 10 -10 м . Вид электронограмм свидетельствовал об увеличение числа рефлексов, что говорит о присутствии как большеугловых, так и малоугловых границ. На рис. 6.12 приведена микроструктура интенсивно деформированного Ti в состоянии 3, характеризуемом наименьшим размером зерен и наибольшей прочностью. Структура образца имела средний размер зерен 0,15 мкм и для нее характерны наличие высоко- и малоугловых границ зерен с плотностью решеточных дислокаций до 10 -Ю м , а также появление зерен, полностью свободных от дислокаций. [c.241]

Характер дифракционных пятен (рис. 2) свидетельствует о том, что в обоих кристаллах в результате отжига произошла по-лигонизация возникли малоугловые полигональные границы, пересекающие поверхность кристалла по направлению [230], [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...