Зернограничная сегрегация в бинарных системах с ограниченной растворимостью

• Автор: Смирнов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Глава I. Аналитический обзор литературы

1.1. Поверхностные и объемные характеристики

1.2. Обобщенное правило фаз Гиббса

1.3. Изотермы равновесной адсорбции газа на поверхности

твердого тела

1.4. Изотермы равновесной зернограничной сегрегации

1.5. Экспериментальные результаты исследований зернограничной сегрегации

Цели и задачи исследования

Глава II. Исследование зерно1раничной сегрегации в системах

Си-8Ь, Си-8п, Яп-В!

2.1. Изготовление образцов для исследований

2.2. Анализ фазового состава
2.3. Исследование границ зерен методом Оже-Электронной и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.4. Распределение второго компонента в области границы зерна по глубине, по нормали от поверхности межзеренного излома внутрь зерна. Ионное профилирование
Глава III. Экспериментальные результаты исследования зернограничной сегрегации. Анализ и обсуждение результатов
3.1. Экспериментальные результаты исследования зернограничной сегрегации в системах Си-8Ь, Си-Бп, 8п-Ш
3.2. Изотермы зернограничной сегрегации в системах Си - БЬ,
Си - 8п, 8п - ЕЙ и определение максимальной доли доступных мест для сегрегации в границе зерна (X") в рамках модели МакЛина - Хондроса
3.3. Расчет доли второго компонента в первом слое
границы зерна (Х'п)
3.4. Оценка максимальной доли доступных мест для сегрегации в первом слое границы зерна (Х'„п)
3.5. Параметры зернограничной сегрегации и характеристики объёмных фаз
Глава IV. Анализ, обсуждение результатов и разработка моделей зернограничной сегрегации
4.1. Развитие модели Мак Лина
4.2. Термодинамический анализ соотношения между величиной Х1{'3 и концентрацией в ближайшей по составу (согласно фазовой диаграмме) объемной фазе, находящейся в равновесии с твердым раствором (Хф)
4.3. Вывод изотремы зерногранично сегрегации, учитывающей возможность образования в границе зерна ассоциативных комплексов
4.3.1. Изотерма зернограничной сегрегации в рамках модели идеального ассоциативного раствора
4.3.2. Анализ зернограничной сегрегации в рамках
сложного химического равновесия
4.4. Влияние зернограничной сегрегации на диффузию
по границам зерен
Основные результаты и выводы
Список литературных источников

Актуальность темы
Сегрегация на границах зерен (ГЗ) вызывает постоянный и возрастающий интерес, поскольку существенно влияет на термодинамические, кинетические, механические свойства поликристаллических материалов, изменяя энергию ГЗ и оказывая сильное влияние на зернограничную диффузию и контролируемые ею процессы. Многие свойства поликристаллических материалов определяются наличием растворенных веществ в ГЗ, доля которых в границе в результате сегрегации может на несколько порядков превышать их концентрацию в зерне, вызывая различные формы охрупчивания (отпускная хрупкость, межкристаллитная коррозия и др.), влияя на кинетику таких процессов как диффузионная ползучесть , зернограничное проскальзывание и др.
Равновесная зернограничная сегрегация (ЗГС или адсорбция по границам зерен) обратима с термодинамической точки зрения: между веществом в зерне и в границе устанавливается термодинамическое равновесие. Изучение равновесной зернограничной сегрегации ведется уже более 50 лет (монографии Мак-Лина, Глейтера и Чалмерса, Бокштейна, Копецкого и Швиндлермана, обзоры Гутмана, Хондроса и Си, Лейчека и Гофмана и др.). ЗГС посвящены международные конференции IWSIS (пятая из них прошла в сентябре 2005 в Чехии), взаимосвязи зернограничной сегрегациии, зернограничной диффузии и роли напряжений - три международные конференции (DIBOS - 97, DSS - 02, DiSo - 05) в Москве и многие другие. Тем не менее некоторые вопросы остаются не до конца выяснены.
На данный момент наибольшее число данных по ЗГС, ее параметрам было получено двумя способами: с использованием методов спектроскопии (ОЭС, РФЭС, ВИМС и др.) и при изучении зернограничной диффузии (обычно методами радиоактивных изотопов). Применение методов спектроскопии позволяет определить изотермы сегрегации растворенного вещества в ГЗ - X“ (X), Хп-концентрация растворенного вещества в ГЗ, а X - концентрация в зерне, и

Area
■ Of И
! с
«vV-'/w “ '
’Cu
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
№ Кинетическая энергия(эВ)
Рис. 29 Электронномикроскопические изображения и оже-спектры с поверхности межкристаллитной излома. Cu-Sn(1.09 am. %Sn).