Структурные и фазовые превращения в сплавах на основе железа и палладия, деформированных под высоким давлением

• Автор: Пацелов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 136 с.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Особенности структурного и фазового состояния материалов и методы
их исследования при высоких статических давлениях
§1.1. Общая характеристика, размерный эффект и метастабильность фазового
состояния
§ 1.2. Способы получения нанокристаплического состояния
§ 1.3. Изменение свойств, обусловленное размерным эффектом
§ 1.4. Совместное влияние высокого давления и пластической деформации на
фазовые переходы в металлах и сплавах
§ 1.5. Поглощение водорода нанокристаллическими материалами
§ 1.6. Механизм фазового перехода ОЦК - ГПУ в железе
§ 1.7. Развитие техники проведения экспериментов в условиях высокого
давления
Постановка задачи
Глава 2. Материалы и методическое обеспечение экспериментов
§ 2.1. Термообработка сплавов и приготовление образцов
§ 2.2. Методика изготовления образцов РёН
§ 2.3. Аппаратура для создания высокого давления и деформации сдвига
§ 2.4. Метод деформации материалов под давлением на подвижных наковальнях
Бриджмена
§ 2.5. Методы исследования структуры
§ 2.5.1. Применение ЯГР-спектроскопии для контроля упорядочения и фазовых
превращений
§ 2.5.2. Электронная микроскопия
§ 2.5.3. Рентгеновская дифрактометрия
§ 2.5.4. Измерение микротвердости
Выводы к главе второй
Глава 3. Влияние субмикрокристаллического структурного состояния железа на
критические точки барического а - £ превращения
§ 3.1. Формирование субмикрокристаллической структуры железа при сдвиге под давлением
§ 3.2. Смещение давления начала а - £ превращения в СМК железе
Выводы к главе третьей
Глава 4. Стабилизация фаз высокого давления на примере системы Бе-Мл
§ 4.1. Метастабильная ГПУ £-фаза в сплавах Ре,0о-хМпх (х=40-55)
§ 4.2. Фазовое превращение и стабилизация фазы высокого давления железомарганцевого сплава Г40
§ 4.3. Структурная стабилизация ГПУ фазы высокого давления сплава Г55
§ 4.4. Фазовые превращения в сплавах железа с низким содержанием Мп
Выводы к четвертой главе
Глава 5. Субмикрокристаллическая структура в нержавеющей стали 12Х18Н10Т
при деформации под давлением
§ 5.1. Изменение твердости стали 12Х18Н10Т при сдвиге под давлением
§ 5.2. Эволюция структуры стали 12Х18Н10Т при сдвиге под давлением
§ 5.2. Фазовый анализ деформированной под давлением стали 12Х18Н10Т
Выводы к главе пятой
Глава 6. Формирование деформационной нанокристаллической структуры в
палладии и в сплавах системы Рё-Н
§ 6.1. Фазовая диаграмма системы палладий - водород
§ 6.2. Водородофазовый наклеп
§ 6.3. Формирование нанокристаллической структуры в Рё и Рё Н0.7 при сдвиге
под давлением
Выводы к главе шестой
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Интенсивная пластическая деформация твердых тел под давлением, нередко сопровождающаяся фазовыми превращениями, в большинстве случаев, в конечном счете, приводит к образованию таких структур, размер элементов которых может составлять 0,1 - 0,2 мкм и менее. Когда доля атомов, находящихся в границах зерен материала, составляет 20-30 % и более от общего количества, происходит не только изменение основных физических свойств материала, но и возникают новые физические явления. Термины -ультрадисперсная (УД) или субмикрокристаллическая (СМК) структура обязаны своим появлением .именно таким материалам. Наличие высокой плотности дефектов, характерной для такого структурного состояния, обусловливает соизмеримость связанной с дефектами избыточной энергии с внутренней энергией вещества, и, быть может именно это обстоятельство вызывает некоторые затруднения при попытке использовать классический подход к описанию свойств такого состояния.
Экстремальное воздействие как способ создания новых материалов, а также как способ повышения уровня практически важных свойств материалов, традиционно используемых в технике, определяет существенный прогресс в этой области. При совместном воздействии высокого давления (величиной порядка 1-5 % от модуля сжатия) и интенсивной пластической деформации в материалах протекают различные фазовые переходы, приводящие к образованию новых ме-тастабильных фаз.
В настоящее время трудно предсказать относительную стабильность различных модификаций кристаллических структур на основе термодинамических расчетов, поскольку термодинамические константы конкурирующих структур отличаются на величины, близкие по величине к ошибкам расчета. Поэтому необходимость экспериментального изучения фазовых превращений перспективна. Кроме того, поскольку современные технологические приемы обработки твердых веществ в тяжелой промышленности подразумевают использование в качестве сырья материалов, насыщенных дефектами, то актуален поиск физических

превращению. Кристаллографические плоскости, которые должны быть наиболее отзывчивы к такому расширению, это плоскости, указанные в первой строке таблицы 1. Так как направление расширения - перпендикулярно оси нагружения, то растянутые плоскости должны ориентироваться параллельно к оси нагружения. Таким образом они являются плоскостями, которые благоприятнее ориентированы для отражения рентгеновских лучей в геометрии синхротронного эксперимента. Если недавно сформированная ОЦК фаза имеет послойные отношения с ГПУ фазой, то это будет оказывать влияние на растяжение этих плоскостей. Так как ГПУ плоскости типа (120) - это те, которые, как ожидается, будут наиболее отзывчивыми к этому расширению, то плоскости (120) и, следовательно а-параметр должен показать самое большое растяжение. Это соответствует наблюдениям, показанным на рис. 1.4.
Широкая амплитуда давлений превращения, сообщенных в литературе для ОЦК -ГПУ фазового перехода объясняется присутствием анизотропного напряжения в ячейке давления и влиянием ориентации образца под давлением. В железе, превращение из ОЦК в ГПУ фазу происходит тогда, когда нагружение прилагается в направлении, параллельном к оси ОЦК фазы и когда перемещение атомов происходит путем сдвига по направлению [110] ОЦК (рис. 1.3). Если поликри-сталлический образец сжат в алмазной ячейке, то, по видимому, кристаллиты с благоприятной ориентацией претерпевают превращение при более низком давлении, чем кристаллиты с неблагоприятной ориентацией. Таким образом можно констатировать, что превращение имеет место при различном давлении. Искажение фаз в эксперименте наблюдалось в негидростатическом условии, где имелись влияния ориентации, являющиеся результатом присутствия анизотропных напряжений. Мао и другие [60] не наблюдал аномального поведения параметров решетки, что объясняется различиями в процедуре проведения эксперимента и расчета. Вероятно наиболее важное различие - метод, который применялся для вычислений параметров решетки. Мао с сотрудниками [60] использовали как можно больше отражений, чтобы вычислить каждый параметр решетки. Это имело тот результат, что влияние различных составляющих из различий,