Особенности взаимодействия Fe, Ni, Ti, Cu с атомами внедрения C, N, O при импульсных воздействиях

• Автор: Миронова, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Обзор литературы

1.1. Фазообразование в системах Ме-С, Ме-П, Ме-Н, Ме-О в равновесных условиях и его прикладные аспекты

1.2. Фазообразование в системах Ме-С, Ме-14, Ме-Н, Ме-0 в неравновесных условиях

1.2.1. Образование твердых растворов и фаз внедрения при импульсном упругом деформировании
1.2.2. Проникновение легких элементов в металлы в условиях высокочастотных колебаний
1.2.3. Взаимодействие металлов с углеродом и азотом при импульсной пластической деформации

2. Материалы и методики экспериментальных исследований

2.1. Применяемые материалы

2.2. Способы нагружения металлов и сплавов
2.2.1. Импульсное упругое деформирование
2.2.1.1. Тлеющий разряд
2.2.1.2. Искровой разряд
2.2.1.3. Сжатие среды
2.2.1.4. Электрогидроимпульсная обработка
2.2.2 Высокочастотное и импульсное пластическое деформирование
2.2.2.1. Ультразвуковое воздействие
2.22.2. Ударное механическое нагружение
2.2.2.3. Высокоинтенсивные воздействия
2.3. Методы исследования процессов перераспределения атомов и образования фаз
2.3.1. Определение формы концентрационного профиля

2.3.2. Определение коэффициента диффузии
2.3.3. Определение диффузионной ширины границы и субграницы
2.3.4. Определение фазового состава диффузионной зоны
3. Взаимодействие металлов с легкими элементами в условиях
импульсных упругих деформаций
3.1. Образование твердых растворов и фаз внедрения в металлах под
действием ионной бомбардировки в тлеющем разряде
3.2. Взаимодействие металлов с легкими элементами при действии
искровых разрядов
3.3. Образование твердых расторов и фаз внедрения при
импульсном сжатии среды
3.4. Влияние электрогидроимпульсной обработки на
взаимодействие металлов с углеродом и кислородом
Выводы к главе
4. Взаимодействие металлов с легкими элементами в условиях
импульсных пластических деформаций
4.1. Фазообразование при взаимодействии с углеродом железа и его
сплавов в процессе ультразвуковой ударной обработки
4.2. Особенности взаимодействия металлов с углеродом и азотом в
условиях ударного сжатия
4.3 Модель процесса взаимодействия металла с элементом
внедрения при импульсной пластической деформации
Выводы к главе
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. На протяжении многих десятилетий в промышленной практике применялись многие виды механико-химикотермической обработки, модификации поверхности и сварки без расплавления, базирующихся на использовании внешних воздействий для ускорения процесса обработки. К ним относятся прокатка, сварка и обработка взрывом, деформирование в мощных электромагнитных полях, кузнечная ковка, электроискровое легирование, ионное азотирование и другие [1-10]. Открытие эффекта аномального массопереноса, стимулированного импульсными воздействиями, позволило целенаправленно создавать новые и оптимизировать существующие способы химикотермической обработки и сварки в твердой фазе [11-20].
Действительно, диффузионный перенос вещества определяет формирование в процессе обработки и стабильность в условиях эксплуатации структуры и фазового состава, которые определяют комплекс физико-химических, механических и иных свойств твердых тел.
К настоящему времени хорошо изучено взаимодействие разнородных металлов под влиянием быстропротекающих процессов деформирования и установлено, что импульсная упругая или пластическая деформация является необходимым условием для проявления ускоренной миграции атомов, в том числе и атомов неметаллов. Поскольку процессе аномального массопереноса приводит к образованию фаз по всей диффузионной зоне и реализуется в самых разнообразных условиях импульсных методов сварки и химикотермической обработки, а также при нестационарных условиях эксплуатации готовых изделий, переоценить их роль в науке и технике практически невозможно. В этой связи систематические исследования, направленные на установление особенностей миграции атомов легких элементов и образования фаз внедрения (что может приводить как к охрупчиванию, так и упрочнению материалов), представляют не только научный, но и практический интерес. Тем более что взаимодействию металлов с атомами
температур озвучивания существует пороговая амплитуда деформации ет, выше которой проявляется данный эффект, причем с увеличением температуры величина ет, уменьшается. При переходе от металла к сплаву на его основе ет также понижается (табл. 1.3).
Таблица 1.3.
Коэффициенты диффузии углерода в железе и его сплаве с 1,5% хрома при ультразвуковой обработке [8]
Материал е 104, см £>-107,см2/с
0 1
Ре 2,5 1
2,6 1
0 0
Ре+ 1,5% С 1,9 1
2,0 2
Следует отметить, что прирост коэффициентов диффузии в озвученных образцах невелик по сравнению с исходными образцами как для собственных атомов, так и для элементов внедрения и замещения. Например, подвижность атомов углерода в железе в процессе УЗ-обработки возрастает в 1,9-4 раза, хрома в железе - 3 раза. Так, для диффузии углерода в никеле при температуре 803 К отношение Д,зв /Т> £ 2,5, а при 873 К - становится менее, чем 1,5.
Обнаруженное в работах [8,57,120-122] увеличение подвижности атомов при переходе через значение пороговой амплитуды деформации металлов и сплавов обусловлено, по мнению авторов [8,122], возрастанием количества структурных несовершенств в деформируемых металлах. При достижении порогового значения ет происходит интенсивное размножение дислокаций, на что указывает резкое увеличение одновременно с коэффициентом диффузии коэффициента внутреннего трения. Развитие микропористости свидетельствует об образовании значительного количества неравновесных вакансий, что также способствует ускорению переноса вещества. Согласно оценкам, сделанным в работе [8], по формуле: