Кинетические закономерности эволюции гетерофазных структур стареющих сплавов на нестационарных стадиях коалесценции

• Автор: Устюгов, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 178 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Кинетика распада на высокотемпературной стадии

ступенчатого старения

1.1 Ступенчатое старение сплавов.

1.2 Явление возвратав стареющих сплавах.

1.3 Влияние упругих напряжеаий на процесс ступенчатого старения.

1.3.1 Определение критического радиуса когерентных частиц

1.3.1..1 Основные уравнения

1.3.1..2 Критический радиус

1.3.1..3 Обсуждение результатов.

1.3.2 Устойчивость системы выделений на высокотемпературной стадии.
1.3.2..1 Описание кинетики наравнем этапе
1.3.2..2 Критерии реализации структурного возврата.
1.4 Нестационарная стадия коалесценции
1.4..1 Постановка задачи описания кинетики.
1.4..2 Классификация типов кинетики
1.4..3 Аналитическое описание нестационарной стадии коалесценции.
1.4..4 Численные расчеты кинетики высокотемпературного старения.
1.4.5 Аппроксимация критического решения ис(х)
1.4..6 Обсуждение результатов
1.5 Диаграммы неравновесных состояний гетерофазных структур.
Выводы к Главе
Глава 2. Кинетика ступенчатого старения в зависимости от типа механизма массопереноса, лимитирующего коалесценцию.
2.1 Кинетика распада на низкотемпературной стадии для различных механизмов массопереноса
2.1..1 Реакция на границе раздела матрица/фаза и объемная диффузия
как факторы лимитирующие процесс коалесценции
2.1..2 Диффузия по границам зерен
2.1..3 Диффузия по дислокациям.
2.1..4 Установившаяся стадия коалесценции.
2.1..5 Обсуждение результатов.
2.2 Устойчивость гетерофазной структуры предварительно состаренных сплавов на высокотемпературной стадии ступенчатого старения.
2.2..1 Обобщение описания кинетики распада на случай произвольного
механизма массопереноса.
2.2..2 Обобщение класснфикации типов кинетики на

высокотемпературной стадии.
2.2..3 Диаграммы неравновесных состояний.
2.2..4 Обсуждение результатов. ЮЗ
Выводы к Главе
Глава 3. Кинетика распада пересыщенного твердого раствора при
частичной релаксации внутренних напряжений. ill
3.1 Модель частично когерентных межфазных границ
3.1..1 Состояние вопроса
3.1..2 Континуальное приближение
3.1..3 Параметры структурно неоднородной нежфазной границы.
3.1..3.1 Релаксация внутренних напряжений по вакансионному механизму
3.1..3.2 Релаксация внутренних напряжений по дислокационному механизму Приближение непрерывного распределения дислокаций по межфазной поверхности
3.2 Условия кинетической стабилизации гетерофазной структуры стареющих сплавов
3.2..1 Описание кинетики на нестационарной стадии коалесценцни при
поступенной релаксации внутренних напряжений
3.2..2 Условия стабилизации
3.2..3 Обсуждение результатов
3.2.4 Случаи суперпозиции вакаясионного и дислокационного
механизмов релаксации внутренних напряжений
Выводы к Главе
Глава 4. Кинетика изотермического распада в условиях смены механизма массопереноса, лимитирующего коалесценцию.
4..1 Состояние теории
4..2 Аналитическое описание нестационарной коалесценцни при переходе от граничной к диффузионно контролируемой стадии эволюции дисперсной системы
4..3 Влияние объемной доли и внутренних упругих напряжений на кинетику
и характер распределения частиц второй фазы по размерам
4.4 Функция распределения на переходной стадии
4.5 Смешанная кинетика
Выводы к Главе
Заключение
Основные выводы и результаты
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Использование явления распада пересыщенных твердых растворов, наряду с альтернативными методами создания материалов с наперед заданными фнзкко-механическимн свойствами, сегодня продолжает оставаться незаменимым звеном ряда современных технологий, традиционно и эффективно находящих применение в различных отраслях промышленности.
Протекающий как диффузионное фазовое превращение, распад в системах с ограниченной растворимостью компонентов приводит к формированию гетерофазных структур (ГФС), которые в основном как раз и ответственны за электрические, магнитные, прочностные, а в конкретном случае суперсплавов -жаропрочные, свойства подвергнутых термической обработке материалов. Подбор оптимальной температуры (или последовательности оптимальных температур, как в случае ступенчатого старения), продолжительности изотермической выдержки и других параметров обработки в сочетании с необходимыми составляющими технологической цепочки в итоге обеспечивает прогнозируемый уровень свойств. Однако, практика при этом, чаще всего, идет чисто эмпирическим путем.
При выборе термообработки (ТО), как правило, руководствуются исключительно равновесной диаграммой состояний, из которой можно почерпнуть информацию о термической стабильности равновесных сосуществующих фаз. Между тем, разнообразие параметров микроструктуры сплавов, подвергнутых ТО, таких как тип выделяющихся фаз, их морфология, пространственное и размерное распределение в теле зерна и по его границам, на фоне в большей или меньшей степени развитой субструктуры свидетельствует о том, что в процессе своего формирования ГФС проходит сложную эволюцию, сопровождающуюся изменением объемной доли, пространственной плотности выделений, их размеров, в конкретных случаях -структурной наследственностью: превращением метастабильных фаз в более
Е—модуль Ювга. Последние слагаемые в (1.3.1.28) обусловлены межфазной энергией (вклад структурных напряжений). По сравнению с концентрационными напряжениями ими можно пренебречь уже при малой величине параметра а. Так при а = 10 "'н/н, К = 10 нм,Я = 10 11 Па это приближение выполняется, если а > 10-4. Ограничиваясь вкладом только концентрационных напряжений, при подстановке (1.3.1.28) в (1.3.1.20) имеем
Используя выражения (1.3.1.23)—(1.3.1.25), из уравнения (1.3.1.4) теперь можно найти критический радиус
Вид формулы для критического радиуса получается такой же, как и в случае отсутствия упругих напряжений [34], но с перенорннрованнымн коэффициентом а' и концентрацией с^,. Отличие с'х от обусловлено неоднородностью химического потенциала вблизи межфазной границы, связанной с концентрационными напряжениями, которая будет иметь место
(1.3.1.29)
аг'с;
(1.3.1.30)