Аномальные изменения структуры и свойств металлических систем при термомеханических воздействиях в состоянии предпревращения

• Автор: Кузовлева, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Введение.

Глава 1 Анализ поведения металлов и сплавов вблизи температур критических точек И

1.1 Классификация фазовых превращений.

1.2 Механизмы фазовых превращений.

1.2.1 Диффузионный и мартснситный механизмы фазовых превращений.

1.2.2 Гипотезы о неклассических механизмах фазовых превращений

1.3 Изменение свойств и аномальные эффекты вблизи критических точек.

1.3.1 Повышение пластичности вблизи критической точки.

1.3.2 Изменение тепломкости, электросопротивления и других свойств вблизи температуры фазового перехода

1.3.3 Изменение упругих модулей.

1.3.4 Изменение структуры при воздействии на систему вблизи критической точки.

Выводы к главе 1
Глава 2 Объекты и методика исследования.
2.1 Объекты исследования. Исходное состояние
2.2 Экспериментальные методики для изучения поведения металлов и сплавов вблизи температуры критических точек и исследования свойств в исходном состоянии
2.2.1 Методика высокотемпературных механических испытаний.
2.2.1.1 Экспериментальное оборудование для высокотемпературных механических испытаний.
2.2.1.2 Образцы для механических испытаний
2.2.1.3 Методика проведения механических испытаний
2.2.2 Термоциклическая обработка
2.2.2.1 Оборудование для термоциклической обработки.
2.2.2.2 Образцы для термоциклирования.
2.2.2.3 Методика термоциклической обработки.
2.2.3 Рентгеновский метод определения текстур.
2.2.4 Рснтгеноструктурньтй анализ фазового состава
2.2.5 Рентгснофлуорссцентный анализ.
2.2.6 Металлографический анализ.
2.2.7 Дифференциальнотермический анализ
2.2.8 Ререссионньй анализ экспериментальных данных
Выводы к главе 2.
Глава 3 Закономерности изменения свойств металлов и сплавов в состоянии предпревращения
3.1 Повышенная пластичность при фазовых превращениях в углеродистых сталях
3.2 Сверхпластичность быстрорежущей стали в состоянии предпревращения
3.3 Влияние термоцнклирования на структурные превращения в никеле.
Выводы к главе 3.
Глава 4 Разработка гипотезы состояния предпревращения металлических систем.
4.1 Изменения свойств металлов в температурном интервале до температуры фазового равновесия.
4.2 Оценка параметров процесса зародышеобразования при полиморфных превращениях в чистых металлах
4.3 Определение энергии активации процессов, ответственных за аномальное изменение теплоемкости вблизи температур фазовых превращений в металлических системах
Выводы к главе 4.
Глава 5 Использование состояния предпревращения металлических систем для оптимизации режимов ресурсосберегающих способов их
обработки при получении металлорежущего инструмента.
Выводы к главе 5
Общие выводы
Список использованных источников


Как известно, если процесс протекает через последовательные стадии, то суммарная скорость определяется скоростью самой медленной стадии, которая, таким образом, является контролирующей . Однако самая распространнная классификация фазовых переходов это классификация, предложенная Эренфестом . Ж7 Лв Т сТ, р ф 1. Тэйлора по степеням сИ и ф учитывается, что Л С С7а 7. Различают фазовые переходы первого и второго рода. Возникновение областей новой фазы с существенно иными свойствами должно приводить к появлению поверхностной энергии. Поэтому слишком малые области новой фазы невыгодны и фазовый переход может задерживаться, следовательно, каждая из фаз может существовать как метастабильная или стабильная по обе стороны от точки перехода. При этом никаких особенностей в зависимости потенциала каждой из фаз например, температурной зависимости при переходе через критическую точку нет . Следствием соотношений 1. Со скачкообразным изменением энтропии связана теплота перехода, которая выделяется или поглощается при переходе первого рода рисунок 1. ТпЖ 1. Рисунок 1. Примерами перехода первого рода могут служить процессы, связанные с изменением агрегатного состояния вещества плавление, испарение, сублимация, конденсация, кристаллизация, аллотропические превращения в тврдом состоянии, упорядочение атомнокристаллической структуры в ряде сплавов, переход в сверхпроводящее состояние во внешнем магнитном поле. Ниже подробнее рассмотрены некоторые наиболее распространнные превращения первого рода. Существование одного металла вещества в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма или аллотропии. Различные кристаллические формы одного вещества называются полиморфными или аллотропическими модификациями. Явление полиморфизма основано на законе об устойчивости состояния с наименьшим запасом энергии, который зависит от температуры, то есть в одном интервале устойчива а модификация, в другом Р и так далее. Температура, при которой осуществляется переход от одной модификации к другой, называется температурой полиморфного аллотропического превращения. Курнакова. Неслучайное распределение атомов в тврдом растворе атомарная смесь различных компонентов по позициям называется упорядочением, то есть это ситуация, когда на определнное число атомов сорта А приходится определнное число атомов сорта В. Процесс упорядочения может быть полным и неполным. Во втором случае часть атомов занимает определнные места в рештке, а часть атомов располагается беспорядочно, то есть существует определнная степень упорядочения. Процесс упорядочения является диффузионным процессом превращение сопровождается перемещением атомов, поэтому медленное охлаждение способствует упорядочению. При упорядочении изменяются периоды рештки, но не изменяется е строение, тип рештки остатся тот же, лишь в некоторых случаях происходит е незначительное искажение . Далее перейдм к фазовым превращениям второго рода. Превращения второго рода заключаются в том, что сосуществование фаз не имеет места. Фаза постепенно превращается в другую фазу без образования зародышей. При таком превращении имеется только одна фаза со все возрастающей степенью превращения . Фазовый переход второго рода состоит в постепенном изменении внутренних параметров например, распределение концентраций, смещение атомов или другие характеристики атомной структуры, так что в точке перехода различие параметров обеих фаз есть бесконечно малая величина. Метастабильные состояния принципиально невозможны. В точке фазового перехода второго рода непрерывен не только термодинамический потенциал, но и его первые производные по температуре и давлению энтропия и объем, тогда как вторые производные изменяются скачком. Поэтому скачкообразно будут изменяться и термодинамические величины, выражающиеся через вторые производные теплоемкость при постоянном давлении ср рисунок 1. Рисунок 1. Поскольку при фазовых превращениях второго рода энтропия изменяется непрерывно, то отсутствует теплота перехода нет теплового эффекта. Особенностью фазовых превращений II рода является принципиальная невозможность перегрева и переохлаждения фаз каждая фаза существует только в своем температурном интервале.