Зернограничная диффузия Fe в СЧ-Al : Влияние конкурентной сегрегации Cu

• Автор: Родин, Алексей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЗЕРНОГРАНИЧНАЯ ДИФФУЗИЯ И СЕГРЕГАЦИЯ В 9 СИСТЕМАХ С МАЛОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ.
(АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Фазовая диаграмма А1-Ге (другие переходные металлы) и 9 А1-Си.
1.2 Процессы рекристаллизации в алюминии и его сплавах
1.3. Модели зернограничной диффузии и изотермы
зернограничной адсорбции.
1.3.1. Модель зернограничной диффузии Фишера
1.3.2. Учет зернограничной сегрегации в модели диффузии 22 Фишера.
1.3.3 Классификация диффузионных кинетик
1.3.4 Нелинейные эффекты зернограничной диффузии
1.4 Сегрегация в системах с малой растворимостью
1.5 Методы расчета коэффициента сегрегации при 36 исследовании диффузии.
1.6. Данные о диффузии и сегрегации Ее в А1
1.7. Метод мессбауэровской спектроскопии
1.7.1 Применения метода мессбауэровской (ядерной гамма 41 резонансной) спектроскопии
1.7.2 Общие подходы к анализу ЯГР спектров
1.7.3. ЯГР исследования сплавов системы А1-Ее
1.8. Выводы, сделанные из аналитического обзора литературы
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 49 ДИФФУЗИИ И СЕГРЕГАЦИИ Ье В А1.
2.1 Исходные материалы

2.2 Зернограничная диффузия железа в алюминии
2.2.1 Приготовление образцов для изучения зернограничной 51 диффузии.
2.2.2 Подбор режимов диффузионных отжигов
2.2.3. Результаты диффузионных экспериментов
2.3. Исследование сегрегации железа на границах зерен 81 алюминия.
2.3.1. Метод мессбауэровской (ЯГР) спектроскопии
2.3.2 Приготовление образцов для мессбауэровских 82 исследований.
2.3.3 Экспериментальное определение оптимальной толщины 85 образцов для Мессбауэровских исследований.
2.3.4.Проведение Мессбауэровских исследований
2.3.5. Результаты Мессбауэровских исследований
2.4. Исследования сегрегации железа на границах зерен 104 алюминия методом масс-спектрометрии вторичных ионов.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Сегрегация Бе на ГЗ алюминия
3.2 Оценка максимальной растворимости железа в алюминии 109 по результатам анализа ЯГР спектров поглощения.
3.3. Зернограничная диффузия Ге в А1. Влияние конкурентной
сегрегации.
3.4 Оценка параметров сегрегации Ге и Си
3.5. О скорости рекристаллизации сплавов АББе и А1-Ее-Си
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Исследование диффузии и сегрегации на границах зерен материалов, а так же их взаимное влияние является одной из интереснейших проблем материаловедения последних лет. Повышенный интерес к этим проблемам связан с возрастающими требованиями к качеству материалов и их стабильности в процессе эксплуатации.
Диффузия по границам зерен является одним из возможных быстрых путей диффузии играющая особенно важную роль при не очень высоких и низких температурах, когда диффузия по объему практически не идет. Значительная разница в коэффициентах диффузии по границам зерен и объему обеспечивает большой вклад в суммарный поток вещества от зернограничной (ЗГ) диффузии. Кроме того, исследование ЗГ диффузии позволяет изучать подвижность атомов на границе, что позволяет прогнозировать такие важные свойства как способность к рекристаллизации, температурную зависимость процессов рекристаллизации, что имеет важное технологическое применение.
Зачастую, эксплуатационные свойства материалов определяются не только их объемными свойствами, но и структурой и свойствами границ зерен. Особенно это относится к механическим свойствам, которые могут сильно меняться от небольших добавок примеси. Так, увеличение содержания серы и фосфора в железе приводит к резкому зернограничному охрупчиванию материала, хотя объемные свойства практически не меняются. По этому с начала 70-х годов начали проводиться систематические исследования сегрегации примесей на ГЗ. Особенно большой вклад в развитие теории сегрегации внесли Хондрос и Си, которые, проведя систематические исследования и, проанализировав данные по большому числу бинарных систем смогли найти корреляцию между свойствами системы и способностью растворенного вещества сегрегировать на ГЗ.

Еще один нелинейный эффект - влияние неоднородности границы зерна (распределение адсорбционных мест по энергиям взаимодействия с атомами диффузанта) на сегрегацию и диффузию был рассмотрен ранее только качественно. Хотя еще Саттон и Витек /46/ показали с помощью компьютерного моделирования, что энергия адсорбции висмута в меди неодинакова в разных положениях на границе, а Пьянтони, Офре и Кабане /47/ обнаружили, что сегрегация Я в бикристаллах никеля сильно зависит от структуры границы. Они наблюдали, что на границах наклона 20° <001> и 40° <001> в никеле, энергии которых примерно равны, сегрегационные множители Б сильно отличаются.
Таким образом, на данный момент разработаны методики описания сегрегации атомов примеси на границах зерен. При этом они позволяют учесть различные эффекты, что дает возможность описывать системы с различными типами взаимодействий атомов.
Однако, как показывает обзор экспериментальных данных, точность экспериментов не позволяет производить корректные расчеты.
Другой вопрос, возникающий при анализе, это практически полное отсутствие данных о сегрегации примесей с температурой плавления большей, чем температура плавления матрицы. Между тем, нет оснований утверждать, что оценки коэффициента сегрегации согласно (33) справедливы для систем, где температура плавления примеси большей, чем температура плавления растворителя.