Закономерности проявления эффекта активации ползучести зернограничными диффузионными потоками примеси в крупнозернистом и субмикрокристаллическом никеле

• Автор: Найденкин, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание.
Введение 1. Зернограничная диффузия и пластичность металлических поликристаллов
1.1. Основные закономерности зернограничной диффузии в металлах
1.1.1. Модели зернограничной диффузии
1.1.2. Модель Фишера
1.1.3. Асимптотические решения уравнений зернограничной
диффузии
1.1.4. Диффузионная ширина границ зерен
1.1.5. Диффузия в мигрирующей границе
1.1.6. Влияние типа и структуры границ зерен на зернограничную диффузию
1.2. Влияние зернограничной диффузии на эволюцию структуры и механические свойства поликристаллов
1.2.1. Активация зернограничными диффузионнъши потоками примеси процессов миграции границ зерен и рекристаллизации.
1.2.2. Ползучесть поликристаллических металлов в условиях воздействия зернограничными диффузионными
потоками примеси
1.2.3. Инициированное диффузией зернограничное
проскальзывание
1.2.4. Роль структуры границ зерен в развитии зернограничного проскальзывания и проявлении структурной сверхпластичности
1.3. Особенности структуры и механические свойства
ультрамелкозернистых металлов и сплавов
1.3.1. Структура субмикрокристаллических материалов
1.3.2. Свойства СМК материалов
1.3.3. Диффузия в СМК материалах
2. Постановка задач. Выбор материалов и методик

исследований
2.1. Постановка задач
2.2. Материалы и методики эксперимента
2.2.1. Выбор материалов и подготовка образцов
2.2.2. Методики химических обработок и нанесения покрытий
2.2.3. Методика проведения механических испытаний
2.2.4. Методики структурных исследований
3. Исследование закономерностей эволюции микроструктуры и пластической деформации при ползучести никеля в условиях воздействия зернограничными диффузионными потоками примесей с различной склонностью к сегрегации по границам зерен. Роль типа зернограничного ансамбля.
3.1. Высокотемпературная ползучесть никеля в условиях воздействия диффузионными потоками примесей с различной склонностью к созданию зернограничных сегрегаций
3.2. Влияние типа зернограничного ансамбля поликристал-лического никеля на развитие ползучести в условиях диффузии атомов примеси с поверхности
3.3.Исследование особенностей эволюции дефектной структуры на границах зерен различного типа в поликристаллах при воздействии зернограничными диффузионными потоками
4. Исследование влияния диффузионных потоков примеси с поверхности на ползучесть субмикрокристаллического никеля
4.1. Эффект активации ползучести субмикрокристаллического никеля зернограничными диффузионными потоками атомов меди
4.2. Сравнительное исследование диффузионной проницаемости крупнокристаллического и субмикрокристаллического
никеля
Выводы
Приложение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В последние годы в физическом материаловедении интенсивно развивается новое научное направление - зернограничная инженерия перспективных материалов (grain boundary engineering of advanced materials). Одной из задач данного научного направления является достижение возможности улучшения (оптимизации) механических свойств поликристаллических материалов путем управления структурой и поведением границ зерен. В частности известно, что формирование в результате специальной термической или термо - механической обработки в поликристаллическом агрегате преимущественно специальных границ зерен позволяет существенно повысить сопротивление ползучести поликристаллических металлов и сплавов [1]. Благодаря тому, что такие границы в отличие от границ общего типа являются низкоэнергетичными, они в гораздо меньшей степени склонны к проявлению процессов миграции и зернограничного проскальзывания [2], а также межкристаллитного разрушения [1]. В то же время, в силу того, что диффузионный массоперенос по специальным границам в сравнении с границами общего типа существенно замедлен [3], следует ожидать, что влияние зернограничных диффузионно- контролируемых процессов на ползучесть может быть существенно различным в поликристаллах с различным типом зернограничного ансамбля (различной долей границ зерен специального типа). Наиболее отчетливо это должно проявляться в интервале температур 0.4-йЗ.б Тпл (Tra - температура плавления), когда диффузионный массоперенос осуществляется преимущественно по внутренним поверхностям раздела (границам зерен, субзерен, фаз).
Одним из наиболее важных достижений в теории границ зерен последних лет является развитие представлений о возможности перехода структуры границы в неравновесное состояние [2], в условиях внешних для нее воздействий: абсорбции решеточных дислокаций [4,5,2], воздействии направленными диффузионными потоками примеси [6]. Переход границ в неравновесное состояние

сравнению с нелегированным материалом, однако зернограничный диффузионный поток вызывает значительно больший эффект разупрочнения [75].
Одну из первых гипотез о механизме влияния диффузии примеси на процессы рекристаллизации и ползучести ТМ выдвинул Я.Е. Гегузин с сотр.[71]. Суть ее сводится к тому, что примесь (N1), сегрегируя по ГЗ материала-основы (Мо и 1№г), образует фазовые прослойки с повышенной диффузионной проницаемостью. При наличии таких фазовых прослоек, диффузионный массопере-ноС, происходящий преимущественно по ГЗ, должен резко интенсифицироваться [71]. При этом скорость ползучести ё(стД) ~ 1/Т1з(Х), гДе К-зО)- изменение со временем среднего размера зерен. Однако, рассмотренные выше экспериментальные данные, свидетельствуют об определяющей роли собственно диффузионных потоков на сопротивление ползучести, как видно из примера активированной рекристаллизации тугоплавких металлов [6].
Позднее было показано [73], что в случае одновременного протекания процессов ползучести и АР (для предварительно деформированных образцов) скорость деформации в условиях диффузионного контакта с никелем существенно меньше, чем для предварительно рекристаллизованных, и деформируемых в тех же условиях. Таким образом, на основании этого было сделано предположение, что ускорение ползучести ТМ определяется не наличием фазовой прослойки по ГЗ, а диффузионными потоками примеси по ним [79].
Неожиданным выглядит результат, полученный в работах Я. Е. Гегузина с сотрудниками.[76, 77]. Изучая влияния диффузионных потоков никеля на ползучесть поликристаллического железа при температуре испытаний 1073, 1373, 1473К, они обнаружили, что зернограничная диффузия никеля в железо приводит к уменьшению скорости ползучести и одновременно снижает пластичность. В своих работах [76,77] авторы пытаются объяснить отличие этих результатов от полученных ранее [73,74]. По их мнению суть заключается в том, что диффузия никеля в объеме ТМ в рассматриваемом интервале температур (0.4-0.6ТМ) практически заморожена. Кроме того, никель, являясь сегре-