Влияние ассоциатов в границах зерен на параметры зернограничной диффузии

• Автор: Есин, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Аналитический обзор литературы

1.1 Зернограничная диффузия

1.1.1 Модель Фишера

1.1.2 Классификация Харрисона

1.1.3 Определение параметров зернограничной диффузии

1.1.4 Результаты изучения зернограничной диффузии

1.2 Зернограничная сегрегация

1.2.1 Определение зернограничной сегрегации

1.2.2 Уравнения Жуховицкого

1.2.3 Изотермы зернограничной сегрегации
1.2.4 Результаты изучения зернограничной сегрегации
1.2.5 Образование ассоциатов в границах зерен
1.3 Зернограничная диффузия и сегрегация
1.4 Нелинейные эффекты зернограничной диффузии
1.4.1 Прямая объемная диффузия
1.4.2 Миграция границ зерен
1.4.3 Влияние специальных границ
1.4.4 Нелинейная сегрегация
Глава II. Термодинамика образования ассоциатов
2.1 Модель ЗГС с учетом образования в ГЗ ассоциатов
2.2 Образование ассоциатов АВ
2.3 Образование ассоциатов В
2.3 Сравнение ЗГС с ассоциатами АВ и В
Приложение к главе II
Глава III. Влияние ассоциатов на зернограничную диффузию в режиме В
3.1 Случай ассоциатов АВ
3.2 Случай ассоциатов В

3.3 Влияние ассоциатов на профили зернограничной диффузии
3.4 Определение в случае образования ассоциатов
Глава IV . Влияние ассоциатов на зернограничную диффузию в режиме С
4.1 Случай ассоциатов АВ
4.2 Случай ассоциатов В
Глава V . Сравнение с экспериментом
5.1 Бе-Б
5.1.1 Зернограничная сегрегация
5.1.2 Зернограничная диффузия
5.2 Си-Бе-Б
5.3 Зернограничная диффузия в сплавах
Заключение
Выводы
Список публикаций
Список использованной литературы
Введение
Актуальность
Хорошо известно, что различные твердофазные реакции, фазовые превращения и другие микроструктурные изменения, протекающие в твердых материалах, являются диффузионноконтролируемыми процессами. Диффузия, в свою очередь, сильно зависит от структуры материалов. Поверхности раздела твердых фаз и, в особенности, границы зерен - пути ускоренной диффузии. Зернограничная диффузия происходит на несколько порядков быстрее, чем в объеме кристалла, и играет ключевую роль во многих металлургических процессах, таких как диффузионная ползучесть, спекание, рекристаллизация, выделение и растворение частиц второй фазы, диффузионно-индуцированная миграция границ зерен, эвтектоидный распад. Таким образом, знание данных о зернограничной диффузии необходимо для понимания механизмов вышеперечисленных процессов, важных в металлургии.
Кроме того, поскольку экспериментальные исследования показывают, что зернограничная диффузия зависит от угла разориентировки между зернами, изучение диффузии вдоль границ зерен дает информацию об их структуре и свойствах. Следовательно, знание параметров зернограничной диффузии необходимо не только для применения в различных технологических процессах, но и важно для материаловедения в целом.
Подавляющее большинство современных промышленных материалов, получаемых в металлургии, — сплавы, состоящие из множества компонентов. В них процесс зернограничной диффузии определяется повышенным содержанием в границе зерен примесей, вследствие зернограничной сегрегации. Исследованию вопроса о влиянии зернограиичной сегрегации на зернограничную диффузию было посвящено множество работ на протяжении последних двадцати лет. В настоящий момент однозначного ответа на вопрос так и не получено, хотя некоторые корреляции установлены.

С другой стороны, 5 подчиняется уравнению (1.31)
(1.43)
где Е5 - теплота сегрегации в случае зернограничной диффузии1.
Поскольку температурная зависимость коэффициента зернограничной диффузии подчиняется уравнению (1.21), следовательно,
Зная Еофф и Е/, из измерений, проведенных в режимах В и С, можно определить теплоту сегрегации Ев. Таким образом, экспериментальное изучение зернограничной диффузии примесей дает информацию не только о диффузионных характеристиках границ зерен, но и о сегрегационных. Такой подход особенно ценен для изучения сегрегации в не поддающихся охрупчиванию материалах, поскольку является единственным способом определения в них теплоты зернограничной сегрегации.
Комбинированные измерения в режимах В и С стали возможны только около 20 лет назад. Основная трудность низкотемпературных измерений связана с необходимостью использования высокочувствительных детекторов вследствие малых концентраций диффузанта.
К данному моменту имеется набор экспериментальных данных по зернограничной диффузии в А§ и Си, полученных в В и С режимах, а также измерения в системах М>С [64], аЕг-Сг [65].
В Ag изучали диффузию Те [18], Бе [66], Ні [66], а также самодиффузию [15]. Температурные зависимости измеренных коэффициентов зернограничной диффузии, а также коэффициентов сегрегации приведены на Рис. 1.10.
&эфф ~ Еь + Ех.
(1.44)
1 В уравнении (1.43), в отличие от уравнения (1.31), речь идет о коэффициент сегрегации, определяемом в неравновесных условиях зернограничной диффузии. Поэтому теплота ДНа заменена на .