Эволюция пространственных распределений частиц дисперсной фазы в сплавах с тетрагональной кристаллогеометрией превращения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ИМЕЛИ И.П. БАРДИНА

На правах рукописи

Комаров Сергей Михайлович

УДК 621=705.78.001

ЭВОЛЮЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ©АЗЫ ■ В СПЛАВАХ С ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ КРИСТАЛЛОГЕОМЕТРИЕЙ ПРЕВРАЮТЯ

01.04.07. - "Физика твердого тела"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фчзико-математические наук

. Москва 1993

Работа ышолнена в Институте металловедения и физики металлов ЩЕШчеркета нм.И.П. Бардина

Научные руководители ; доктор физико-математических наук, профессор

ТЯПКИН Ю.Д.

кандидат физико-математических наук, стерший научный сотрудник . МАЖЕНКО Б.И»

Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук,

профессор. Борисов В.Т. :

кендадат технических наук, , старший научный сотрудник Прокоиккка В.Г.

Ведущее предприятие Московский Государственный университет

им. М.В. Ломоносова

Защита состоится " 24 » ноября 1993 г> в 10°° час на заседании специализированного' совета Д.141.04.02. при ЦНШчоркете им о И.П. Бардина по адресу; 107005, Москва, 2-я Бауадская ул., д. 9/23.

С диссертацией мохно ознакомиться в научно-технической библиотеке ВДИИчэрмета им. И.И. Бардина. .'

Автореферат разослан " 7 » октября. 1993 г.

Ученый секретарь специализированного •советь, кандидат технических наук, стареий научный сотрудник .

Г Н.М. Александрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа.Характер пространственного распределения т-делания дисперсной гразн оказнваот сильное влияние на свойства маг-натоиэсткихд дени^крукдах, влинвврлнхо жаропрочных и теплостойких даспгрскопко твзрдехсзге отелей л сплавов» а тшазэ шых материалов!, претериеващих фазовое превращение о тетрагонально® христаляо-гаомотрией» при котором связь меад кристаллическими рекеткачм матриц« и вцдэлтдейся фззн молот быть описана тетрагональным тензором дзформошш. Из-аа несоответствия кристаллических рзагток ив-трица к фазн в сплавах. пря образовании дисперсной фазы возникаю? поля упругих искажений» год влиянием которых днетерсаче ча^твди осразуот регулярные структура, дагацие сложные ддграюшотша едах-тн к свсгобразтй таидовнй контраст кп электрошогетфоскозшасюп: изображениях. Этк рзгуляршэ структура обладают некоторым подобием трансляционной симметрии и традиционно списываются трвямзршю-ркодическимп макрорететками. Регулярно структуры образуются и развиваются под аляяшгом вызванного голяки исказязняй упругого взаимодействия дисперсных частиц и претерпевает слогвш« иного-стадяШша трансформации.

Пространотве1шыэ распредарения, обрезущизея на отдальява стадиях развития регулярной структуры были подробно изучена экспериментальными методами в сплавах rana берЕЛяззэой бронза» сплавах CoFt, Hi-Mo, однако цэлостаоз картины вволздщ структура в случае тетрагональной кристаллогеомэтрии превращения првдяоггко кй было, отсутствует ясно® понимание даяущнх им и мэхекаамоз трансфэрмациа пространственных распределений. Поговэеез осложняется слабостью теории регулярных структур„ проваденхем расчетов при довольно грубых упрощащих допущениях, что ватрудаа? использование имэшпся теоретических результатов для обмскэння тенденций развитая структуры и сопоставления с гкоттеряганто^ъг.ля данными.

Однако, в настоящее время„ когда всзкокпости методов формзро-вакия свойств традиционно испольэуомнх материалов исчершззвтсзи дальнейший прогресс в материаловедении основан на ясном нонмменЕя процессов, протекающих при фаговом превращении а твердом тэдэ я возмокности уверенно предсказывать вид промояуточкой структура в формирующейся как при естественном развитии, так и под шившем различных рнештг. воздействий. .Усложнение систем легирования и яе-пельаованио систем со сложными последовательностями ъэпгсноррш етруктурнн* пропрэ^енмй" делает весьма актуальной задачу отздеиия иадешл математичииких модолей, novLowwt расчетным путам опрэ-

делить параметры структуры на разных этшах ее развития. Применение таких моделей мозет значительно сократить количество дорогостоящих экспериментов, проводимых для разработки новых материалов различного назначения и создания технологии их производства, а также повысить достоверность получаемых результатов.

Цель работы состояло в создании теоретической «одели развития регулярного пространственного распределения в сплавах с тетрагональной кристаллогеометрией превращения к ее проверка на примере анализа эболюции структуры в. сплаве Н1-2!6Ве.

В соответствии о поставлэшюй целью в работе решались следу сода задачи :

Получение математически-,: выражений,' позволяющих быстро рассчитывать другую энергия готерофазных структур, образующихся в упруго-анизотропных сплавах с кубической кристаллической решеткой при тетрагональной крист&члогеометрии прегрешения.

2. Определение вида и параметров ьнергетически выгодных пространственных распределений, образующихся из "тетрагональных" дисперсных частиц в кубической матрице на разных этапах развития регулярной структуры.

8. Определение основных тенденций и механизмов трансформации пространственных распределений частиц дисперсной фазы под влиянием упругого взаимодействия.

Научная новизна. На основании проведенных исследований били получены следующие новые результаты:

1. Установлено, что развитие регулярной структуры начинается с формирования на самых рвштх этапах фазового превращения неоднеродностей в распределении "тетрагональных" частиц по ориентировкам в однородном хаотическом пространственном распределании.

2о Определено, что внутренняя структура этих неоднородностей основана на двух доминирующи ориентировках и может быть описана в виде параллельных цэпочок вдоль <100>, каадая из которых состоит из одной доминирующей ориентировки, перемежающихся в двух других направлениях <юо> цепочками кз второй доминирующей ориентировки.

3. Показано, что развитие первичных неоднородаостей приводит к образованию ДО-блоков - областг-й, занятых частицами только двух ориентировок« Пространственное распределение частиц внутри ДО-блоков может быть описано с использованием моделей на основе ОПТ или БИТ макрэрешеток частиц дзух ориентировок с минимальным 0/А<1, в которых какдый плотный ряд частиц одной ориентировки сдвинут не произвольный вектор вдоль направления этих рядов. Грг:.'Тргьственнге распределение частиц в Л0~блокб не ооладаог

трехмерной периодичность*).

4. Определены параметры полей однородной деформации, образующаяся з ДО-блоках по мер® исчезновения частиц третьей сразитировки и развития полидвоЯгаковой структуры. Выяснено, что формирование этих подай дестабилизирует пространственное распределение з ДО-блоке и зызнвеет распад ло-блока на области, занятые частицами только одной ориентировки - МО-блоки.

5. Установлено, что в результате разнятая пространственного распределения из частиц одно!» орпентаровки в МО-блоха образуется фрагментарная структура на основе плотных плоскостных образований, рисполокемэд: параллельно {120) матрицы, входящих п зону с осью вдоль направлений наследуемых от ДС-блоко плотлнх рядов <Ю0>»

Практическая ценность : Системы с тетрагональной яркстал-логеомвтриок превращения принадлежат к перспективной группе систем создания новых материалов различного применения. Для реализации большого потенциала этих материалов, оптимизации систем легирования и способов обработки изделий необходимо иметь возможность рассчитывать паршетри структуры, образуэдэйся на любом отеле оэ развития. В работе предложена модель, позволяющая рассчитывать параметры пространстзэниаго распределения части дисперсной ®азц з сплавах типа берилляевой бронзы. Определены обтао тэнденщш развития структуры в других сплавах с тетрагональной кристаллогеомэт-ризй превращения, экспериментальное лсслздовэнеэ структуры которых з&трудкоко. Соэдптю зо время проведения работа приекм ксмпьютер-ного »юдолирования л разработанное прогрзмноэ обеспеченна служат ребочза основой создания систем компьотзрного конструирования материалов с неизоморфянм фазовым прввраданиямс

Осксвш;а положения, выноаямна на защиту.

ГГ~ЕодаЖ Упруго взаюлодепсгсукда? частиц г законом взаимодействия в виде приближенного аналитического знракэнш! паркого потенциала применима для анализа эводэцик структуру гзтзрофвзнах материален с упруго анизотропной кубйчзехйй кристаллической рзиеткой в которых дисперсные частица сбсвзовелиеь при фазовом црэвряаеют с тетрагональной кристаллогзомэтряпй.

2. Под влиянием упругого взаимодайстаяя ебрвзувтея прзстраа-ствэнкъгэ распределения чястиц, основанные на опгшалькнх структурных элементах : пдотннг. рядах из частиц одинаковой,ориакткревта и ;глоскосттмх образовать на основе атих рядов. 3 систем«! чесгиц двух ориентировок ряда располагаются вдоль <1О0> матриц», перпендикулярного папразлотигч осой тетр^гочалгпостя ч'аетшс-г плоткио плоскостные обрапог-чнип - трямелно :тло:костям (ПО), зходстгм в

б.

зону о осью вдоль ряда. В системе частиц одной ориентировки плот-шз плоскостные образования параллельны плоскостям ШО}„ входящим в SQHy с осью вдоль ряда <100>.

3. Развитие пространственного распределения частиц начинается с возникновения в однородном хаотическом пространственном распре-доленик иеодаородцостэй в распределении частиц по ориентировкам, прохода через этап разбиения сплава на ДО-блоки - областа, занятых частицами только двух ориентировок с регулярным распределением на основе плотных рядов <100> - и завершается распадом ДО-блоков . Ее МО-блоки - области, занятые частицами одной ориентировки с регулярна распределением на основа плотных плоскостных образований иг чвстш вдоль Ш0)„

Апробация работы. Основные результаты были представлены на Шко-ле-пвмйшйрё" к0лодыГ~ученнх и специалистов по проблзмьк фазовых превращений (Москваs ноябрь 1985 г.), Конференции молодых ученых специалистов "Новые процессы получения, обработки и метода исследования металлических материалов" (Москва, апрель 1987 г.), Научно-техничэском семинара "Применение ЭШ в металловедении" (Москва, карт 1988 г. )„ V Всесоюзном совещании по старению металлических сплавов (Сз8р,ш>ЁСК„ март i&09 г.), VI Совещании по Старанию металлических сплавов (Екатеринбург, март 1992 г.), I Российско-китайском симпо-амуме вАктуальные проблемы современного материаловедения* (Томск, ншь 1992 I'.)

Публикации. По теме работы опубликовано 6 печатных работ. 'Структурами объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав,""выводов, списка литературы и приложения. Объем диссертации составляет 189 страниц текста, включая 57 рисунков, 1 таблицу и библиографию из 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В диссертационной работа дан аналитический обзор отечественной и зарубеаной литературы. Показано.что независимо от • ущта фазового превр8щения - старение, упорядочение, автектоидшй распад, образование предм&ртенсктного состояния - в разнообразии материалах (пружинных сплавах типа бериллиевай бронзы, магйятотастккх ткпа CoPt, демпфируема Ita-Cu, кнварном FePd, койотрукционкмх керамиках на основе SrOg, в высоко температурных ' аг^рхсроюдоках и других) с ясизошрфаны распадом наблэдэктся оданг/пные структура из дисперсных частиц. Приведены основные результаты изучения особ^иноотаЯ диффузного рпепеянкл

рентгеновских лучей и електронов в отлавях с тетрагональной кристаллегеометриеЭ превращения . Приведены сведения о регулярных структурах и наблюдаемом при элактрснномикроскопическом нзучвнш а тих сплавов твидовом контрасте, э тэ)а:е модзля,предлагавшиеся для описания регулярных структур, образуется в различных сплавах ца неотори эт-зпах развития структуры. Представлены основные результаты теоретических исследований влияния упругого взаимодействия на развитие морфологии второй фазы.

Однако отмечается0 что в нестоящее время отсутствует эдакая картина эволюции регулярных структур в пеиземерфно рзспедзишхея сплавах, неизвестны движущие сош и пути трансформации пространственных распределений. При выполшпга теоретических работ попользуется довольно грубые приближения „ что не позволяй® жепользозать их результагн для объяснения тенденций развитая структуры.

ВЫВОД АНАЛИТИЧЕСКОГО ЮРАЖЕККЯ ПАРНОГО ПОТЕНЦИАЛА Для создегшя теорэт!. ческой модели развитая регулярной структуры в качестве объекта исследования был выбран сплйв Н1-23Ше, относящийся к наиболее изучешой группе сгазвоз яте Свриллиевой бронзы. В кем при старенш из ГЦК твердого раетаэра шделяется упорядоченная по типу Ш фаза Н1Во яри Бейковском ориснтацискиом соотношении. В сплапе ?'огут образовываться три типа частш, различающихся ориентировкой оси готрагональности вдоль разных направлений <!00> матрицы.

При расчзг-з использовалась модель упруго ззажодейс'тзуюагз. частиц с законом взаимодействия з виде прнбжгэшогс аналитического выражения парного потзшгама упругого взаимодействия. Для определения влда оюткальках прос1ф2нсузэшж распредэлеккГ использовалось приблшшэ какрорешоток. В 0С50эз механизма трансформация прзстранстЕэняих распределений часкщ разного количества ориентировок лежало прэдотавязккв © ежклейвата "тетрвгокалышх" частиц и кубичзскоЗ нзтркцз ?йгог©гфа1гсо гаакяга своя ориентировку.

Лря выводе парного потешмибла одато^зозадось пяабжтзннс олинаковнх кодуяэй упругости матраца и фяаи. однако упругая анизотропия учитывалась в полкой мзрэ. Вит «рлнято, чго вдеташ имеют одаззковно размер; а сфоричяскуе форму.. Нолучанкоз о примененном специально разработанной программы азблктачвеюого интегрирования на ЭВМ выражение имеет весьма громоздка» ькз,

е.

однако кратко его можно предсташть следующей формулой:

я<р)* | VCt1 <ет )г) ^ ¿^ íR/r)"4' , (1)

где В^-фунхции i зависящие от упругих постоянных , 2J+1tfl) г функции . направления в реальном пространстве,' г вектор,соединяющий центры частиц, R - радиус частицы, V - объем частицы, I и J равны соответственно!9 и 8 для частиц одинаковой ориентировки, а для частиц разной ориентировки - 20 и 8.

Энергия упругого взаимодействия зависит нэ только от расстояния мевду частицами, но и от их относительного расположения- Два описания рассматриваемой систош необходимы два выражения парного взаимодействия - частиц одинаковой к разной ориентировки, оба ати выражения однотипны, однако зависимость &шргии от ззаимного расположения частиц разная. Частицы одной ориентировки с осью тетрагональное™ вдоль iOOiJ матрица имеют минимум энергий взаимодействия для расстояния 2R на направлении Í100J, а максимум - на 1001I. На расстояниях больше 6R - [2*31 J и 11123 соответственно. Для чео-тиц двух ориентировок с осями тетрагональности вдоль С100] и £01Q1 соответственно на tlOü) и ШО) для расстояния 2Е и близких к щя для дальних расстояний между частицами. С увеличением расстояния анергия взаимодействия убивает.

Аналогичный рельеф парного потенциала и, соответственно, хо$ эволюции пространственного распределения будет для везх спяавоа основ*» N1, Cu, Fe, Со при степени тетрагональности деформации превращения -7 - -3. Для Н1-25МЗЭ t=*-4„76, для Cu-6S3e - -6,99.

, ТОНКАЯ СТРУКТУРА ХАОТИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАОПРКШЕШЙ

Как известно, под влиянием взаимодействия в системе частиц будут образовываться неоднородности. В рассматриваемом случае могут образовываться неоднородности двух типов - в распределении частиц "по плотности" а "по ориентировкам".

Неоднородности в распределении частиц по ориентировкам а исходном однородном хаотическом пространственном распределении могут образоваться в результате многократной переориентировку' (или овтокаталитического зарождения) частиц без изкененгя кх случайного расположения в пространстве. Для выявления геометрии нволюродностей было проведено имитационное моделирование на ЭВМ, а результате которого каждая частица хаотического распределения гашиш состояние ориентироиа.оббспбчивавдее ее минимальную sKepnic. При «годэлироваши использовался массив из 8 тысяч частиц.

В реаулыгда статистической обработки полученных данных были

9о

выявлены неоднородности в распределении частиц по ориентировкам, которые могут Сыть описаш как цепочка на основе частиц одной ориентировки вдоль направлений <100>„ пвремежавдиеся э двух других направлениях <100> цепочкам из частиц второй ориентировки о Основная особенность этих яеодпородностей - наличие г каждой из них только двух доивдарушас типов частиц.

Измерение длины лежащих в осноез нооднородностей цепочек доказало, что их средний размер равен 3 частицам» что :оответству0? -длине 16-20 км для параметров К1-Ва на раннэй стадии зтзреяия. Аналогичная оценкз - 18-25 - им была получена экспериментально для. размера областей когерентного рассеяния в зтом сплаве, что свидетельствуэг о 1.р1шениюстн лрадлокекноа додели для описания развития пространственного распределения«

Имитационное моделирование позволило выявить тонкие детали ¡труктурн на самих ранних этапах в» развития „ когда ¡ксперимеитальное изучение его затруднено» На этом этапе в сплав® грисутствупт частицы всех трох ориентировок, однако в отдельных властях доминирует только „¿во ориентировки» а вероятность иайта истину доиширукчой^ориоитаровки в сэотзс??стзугоеа цепочке на 10% грекаяао? вероятность найти о этом место частицу ка.:ой-нибудь сругой ориентировки.

При развитие этих нооднороетостея хаотическое пространстшн-¡оо распределение будет трансформироваться в энергетически еыгод-:с<? для систем! чгстац двух ориентировок регулярное распределение а счет диффузионного переползания частиц.

ЙТИШЬННЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РАСПРНШЭШ ЧАСТИЦ ДЗУХ

ОРИЕНТИРОВОК

Был проведен расчет энергии упругого взаимодействия для неэх омбнческих (..акрореветок Браве во всем интервале изменения их па-яме тров, которые ограничивались объемной долей вндэх.еккЗ -0$ в Н1-25Ве. Оказалось, что не зависшо о? коорданацзь - СП?, ЦР, БЦР или ПР наименьшими эначеттаз гкергкг обладает простран-твонные распределения, основанные на оптимальных структургвх лементах - рядах частиц одной ориентировки вдоль <100> н илосксс-ях из частиц одной ориентировки вдоль Ш0> (рис ЛЬ Иаксям&шс*! ¡гитрю акертая получеется при увеличеяиз платности рвепрэдалеш! астиц в этих структурна элементах. минимуму энергии з сдучез эстиц двух ориентировок отвечает пространственное распределение

плстш1х плоскостей.

Развитее структуры из исходного состояния0 котороя_«сгэ? бить шгено кубической розеткой, к оэткмчльком? войдет либо чорзс рз-

to.

вномеркое увеличение плотности плоскоотей (110), либо сначала черва формирование окогош рядов <100> с а потом образования на их основа штатных плоскостей (110). Для определения пути систомк била .шстроеьи поверхность зависимости енергма «акрорешетки от параметров» которые позволят' в результате ромбической трансформации получать непрерывный переход от оптимальных рядов к оптимальным плоскостям". Как известно, система будет аволюционирозать вдоль направления :срадац7а dtoJ поверхности онергии (рас.2). . Для огродолсния траектории из исходного состояния был пущен простегжй измеритель градиента - правильный симплекс о длиной стороны 0.1 R. • Он привел в точку, соответствующую системе рядов. Поскольку переход от системы плотных рядов к системе плоскостей связан о преодолением энергетического барьера, система частад двух ориентировок при. своем развитии попадает в мотастабильное состояние и не стреюгся к образованию плотных плоскостей.

Более агоробшй расчет показал» что онвргия продольного пространственного распределения не зависит от сдвига рядов относительно друг друга, то есть пространственное распределение не обладает трехмерной периодичностью и монет бить описано макрорешеткой только и первом приближении. Полученные результаты соответствуют наблюдаемому в сплавах тш;а бериллиовой бронзв на стадии частиц двух ориентировок твидовому контросту.

Проведэншй расчет позволяет предложить окончательную трактовку регулярных распределений в этих сплавах. Предлагавшиеся на основании эяогарименгалыых данных модели ОЦТ в БЦТ-макрорешзток представляют собой равноправные идеализированные модели для описание одного и того же регулярного распределения на основе случайно сдвшц'тюс рядов „ Экспьриментально никогда не наблюдалось образование идо-илькой регулярней структуры. Результаты расчета позволяют объяснить этот факт не кинетическими Акторами, как предполагалось экспериментаторами, а отсутствием у системы стимула к достижению высокой стоаоьй регулярности. Никакое увеличение времени термообработки ле приведет к образованию в сгагазах типа бвриллиевой бронза идеально.! миророиенод. Однако, чтобы не усложнять расчеты, далее ¿vJ»¡ огассши пространственного распределения использовалась * модель БЦТ-макрорваетки.

Трансформация хаотического пространственного распределения внутри но-дьсродкост^а к "метастабильной". регулярной структуре на ссчоьо снеимы рлдез «oíxOy быть описана увеличением степсни coEdpüeüü'Ea 5ЦТ-макророзетки. При такой трансформации энергия частей Дч'мкнируиюх ориентировок неоднородности убывает значительно сильнее, ¿¿ежли ч:.с:нц тргтьер. ориентировки. Это означает, что в

il';

Рио 2. ааБиспмоста энергии ЩР = глахроренетки or оз параметров аля систем пасткц длп ориагарн»

рОВСКо

Энергия отложена в единицах

kva11(e¿)2 .

Ь 3 í I

Рио, lo Orre ru ara EHs егрукгурнне элементы еиогемн чает m? двух оряекиирозок.

сшгаве форшруютея ноля капрягэкн80 опоообствуидо гарворхэетацш чезтш» в орлэкткрсзкуо яарЕотэрзув дия данного ряда. В результате такого развития внутренней структур Еаода>роиос?зй и и роо®е за счет охружадаго вроогрекственЕого рЕсирэдзгзшя с кокьезй «з'тедагшо регулярности сздш резбЕваэвся на да- блохи - области ее часвд только дзуг ориентировок,,

Для ; определений дадьЕэйЕЗг® направления ^ршсформада' щюстранстезнкого распределена« чвсищ в ДО-йяока была рвсчктана ггшсхюсть виергиЕ тестой о? такокэкня в еяэмаатермвй ячейке ЫЕЗфорэюткя. Сказалось:, что ЕолучаЕзея структура очеш» стебальщ --- вяаг&явв чаотицн от шиоштш в идашгыюа рад привода к вначЕтэлышу увэличэнаю е& ввергки. Это ознвч£эт„ что внутренние сгинули трансформаций ирссгранс'гоэнвог© распрэдайвщя на ©тале ДО-йяшоз оказываются исчерзаш в дяя шрОЕОда к сдодуидему в?шу и системе частиц долине быть щшшено некоторое внезшеа

ВЛИЯНИЕ ШОГОСТУПШАТОРО ДВОИНИКОВАДОЯ НА СИСТЕМУ ЧАСТИЦ После разбиения сплава на ДО-йяокк для еважза депортированного состояния необходимо учитывать услозяя ка кд границах. Б Д0-блокэ образуется гюбстввнкоа тетрагон&шш юда„ ммцвость которого заш-сия от концентрации честиц ■фэтьей ориентировки.

'100

о о «е О О &

001

(2)

№ - об'лзмнак доля фазы.

Это пола0 в соответствии с теорией гетврофаэной структур А.Л, РойтОурМс вызывает объединение ДО-блохов двуг ориентировок в пакксютатеческую пластанку - полиблок. При смедэнш под влиянием скачка деформации граявцы иавд ДО-блокаыи, в гаа возникают рокбшески® коля однородной деформации. Последующее двойникованна шшшлокоа б суперполиблок приводит к взмвнеишэ полей однородной * деформации. Степень порядка на уровне суперполиблоков нико0 чеаели ве врздмствувд&м,, строгой периодичности в расположении полиблоков ожидать трудно,, поэтому рассмотрим три .'случая 5 1) граничат нолнйксхн одинакового размера 2)полиблок 1 значительно меньше пояиОлока 2 и 3) полиблок 2 значительно моньше, чей полиблок 1.

В первом случае полз з ДО-блокэ, состоящем из частиц ориентировок 1-2 будет жэгь вид;

<3)

001 е1оо,/'4

е=

А з состоящем кз частиц 1-3 ориентиров:® г

(£Пб _,Л1б ш 001 •'^co>/a

(4)

О

О

;еД0 „ДО )/г

Во втором случае в ДО-Слокаг. малого полиблока возшашут гэля;

О О

6=1

о >/г о

(5)

(£Д0 _еД0 1/2 001 100

г=

«-Ко» 0 0

о , о

0 0 Ге® 1/2

1 100 Ь001'/,й

А з ДО-блоках большого полиблока :

(6)

О О О

о

(с?оо_еоо1 ^

О О

(ЕооГе1оо)/2

(?)

е =

О

О О

(НкЮ~Е001)/2

(8)

Что анплогично полям в бесконечно больном полкблокз. Эта однородные . поля гошттг к.. снижению энергии частиц., одной дскинируюцай ориентировки Ь 1,5-2 >чза относительно энергии" части«

второй доминирующей ориентировки О

При дальнейшей трансформации пространственного распределения в поле однородной деформации будут возникать дополпиталыше часги-

0

О

Но

да шгодкой доминирующей ориентировки. Расчет авшсвдюста ш вщь шж от полокэшя е аязментарноЭ ячейка махроревепсш шздвЫо что образование дополнительных частиц на шстэ шсюданд частащ еэзи-годной дашируищей ориентировки приводи к Биачштэлдажи шзшв-нию Енэргии. Однако» з элементарной ячейка есть кеста0 в которых дополнительные частицн могут стать устобчишш $рио03)„ При образовании в етих местах коротких рядов из в-8 доноляятэльеых части? их внерга« в пол® максимальной мощности для Н1-25Вэ становится ша-«8, нэжела у частиц невыгодной домикируадэй ориентировки в узлах какрорэшоот. Такое изменение экергш должо вызвать пэрзрвшрэда-ленио материалы - "испарение" рядов из частиц невыгодной дойяпш-рувдзй ориентировки и "конденсация* вовкх рядов из дазполннквдльниЕ частицо

По мерз развития такой тршсфзрыецки ка ташкжайьаих кзобра-«апияг структуры будет нвбладаться обогещзкке ЙО-Одажа частвдама одкоЗ из ориентировок и формирование полосчатой структуры„ при сохранении,, в среднем, твидового контрасте типа косой саткз. В рз-зудьтвте0 в ДО-блоко формируются области,, состоздкэ кз чрстац только одаой ориентировки - МО-блоки. Пространстваикса распредз-леика в МО-блоках будет трансформироваться в направлении формирования оптимального распределения честнц одно® ориентировка.

ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРУ ИЗ ЧАСТО ОДНОЙ ОРИЕНТИРОВКИ

Для определения основных тенденций развитая простракствдшсго раснредеязнкя системы частиц одной ориентировка бвл прозадза расчет зиергин всех четырех'ромбических реаэток Брава ю вс®и КЕтор-ви.э изменения кх иараадтроз» Оказалось, что в случае чес-таз одой ориентировки с-птииалышш будут плогаке плоскости образозЕгагя0 карахяельнЕЭ {£20} матрица к тахиэ кев как и в сдуча® часищ лда ориентировок плоткыэ ряда <300> (рис.4). &£кнщунс« ршриш обладают плотвы© гоюсхосяш образования„ е переход к шл от састаш ряда кэ связан с иреэдолзшгеы вгэргетичесхого барьера ( ршеоБЬ

Полученное по зезорзыго? тргнсворацяж в еолэ Е&претэЕий вро-стргнствегаоз распределение ДО-блокс состоит из вюкшг плоскостей ШОК Зто растрадэлэнке ::з стабильно и частник будут пзрвиэщкыза гахан озрезсмб чтобы сформировать плотнив длсйжосук 4120}» Ори этом в разных участках МО-блозса коГут образовываться резнка сас-тзкк плоскостей €120}0 б результате чего возникает фрагментарная структура. При малой разверз фрагментов будет иаблюдеться ехсперн-

F¡íc„ 3, Затпсчпосгь энергии. "лгрооопспхирозанно:;0 частник от

положения в ялокегаарно;; ячеже предельно.1: ИК-кокрорвиепсй чвотпц двух ориентировок. Стрелочками показана направления

ose it TOTparoîiaTfiJiooïH частит, Знартая отлетана в едкэтнах

^ V C-¡j Í о Энергия цегаралшдл часгицн ^о измене км ей

своей ориентирован ооетавляла -2,44.

-И>»

Рис, 5. Заеисшлость энергии ГЦР-.махрореивт-зск от ее паромегреа для слстс:.;; чавтиц одной ориентировки. Энергия отложена в единицах .

^А^П1 г •

< Л 5«

Рпо. 4 о Опти.малмше п:?Р'т?,\"р;»ас; злекен-

огг.о.: оименткрозк:!.

Рис. Схема фрагмента оупен-полиблока на полдне51 отанпа развития. Тонкими лннигаи псказаки надааленяя растроэшмоти частиц в ДО- и КО- блоках.

ментально обнаруженный в этих сплавах контраст типа "косой сетки"« а при еольаом размере - пореход к одномерно-модулированному "сэндвичу", состсяасщу из чередующихся пластин матрица и фзза.

Изображение схема Фрагмента структуры из двух развитых супер-полкблоков, ДО-блоки одного из которых претерпевают трансформацию в ггвозтракствонноз распределение из частиц одной ориентировки показано на рис. 6.

В Приложении приведены тексты на языке РОММ IV основных программ, разработанных для проведения аналитического интегрировали« не ЭЕМ„ анализа парного потенциала и расчета анергии различных пространственных распределений.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

Ь прздстаьлэкной работе определены закономерности развития гетчроф&зной структура в кэизоморфко-распадашгиея сплавах на прим-эр* Н1-2йВйс Предложена модель эволздш пространственного рас-пр-1-. доле кия. ока применима для описания разьнткя проотрлиот&экннх распределений часта? дисперсией фазы в нвизэшрфно-расяадводкхоя сплавах на основе Fe.Nl.Cu.Co при степени тетрагоналыюстк дэфор-машз? крзгрьвдш в пределах от -3 до -7. еаля получены сладукаие результаты:

1. Выведена математические выражения и разработано программное сбоспьчэше. позБоляпцие расчитывать упругую энергию уирух'о-анизотрсяни?. гетерофязгчх матеркалоз с лисперсныки частицами для случал Оаьозого превращения с тетрагональной кристаллогеомечраей.

2. Оир^дид'энх овтемальзис структурные оллконта пространетшамх распределений "тетрагональных" дисперсных частиц

к -эякоЕ сризкшровчи ? плотнее ряда из чзстац одинаковой ;ркентирозхи и длос^-сяще образования кз основе этих рядов. Е систанг частил двух ориентировок ряда располагаются вдоль <1С0> матрицы, к^рпэа*ик1'Дкркого обо;ш направлениям с сей тэтрагональкоста частиц, а плотна« плоскостей® иоразовыгия - йэраияельво плоскостей (110/» входящим в зону с осью вдоль ряда. В системе частиц одной ориен'.'ирозки плотине шюсхостныз образования параллельны плоскостям {120), входящим в зону с осью вдоль ряда <100>.

3. Првдгзкзна иодэть эволюции пространственного распределения частиц дисперсной фаз«, сЗразоваваихся з розультете фззоеого првЕршния с тетрагональной крясталвогэокэтрией ( для сюш&л. ^«па УЛ-гтг). .

Респая пространственной однородности системы упруго взаимодействуя®« частиц начинается с возникновения в первоначальном однородном пространственном распределении областей, н которнх доминирует два наиболее вероятных состояния ориентирокки частиц.

Развитие на основе первичных неоднородностой регулярной структура приводит к образовании ДО-блоков - областей, занятых частацаш только двух ориентчгровок. Пространственное распределение частиц внутри ДСМЗлоков состоит из платах рядов чаотиц одной ориентировки вдоль одного то --'lOO матрицы, перемежающихся з двух других <100> рядами as частиц второй ориентировки. Блнкайшие ряда располокеям иа равных растоянкях друг о? друга и могут сыть случайным образом сдвинуты вдоль оси ряда. Пространственное распределений частиц не обладает '.фехкерной периодичностью.

По черэ разнится внутренней структуры ДО-блсков возникают благоприятные уелоглм для многоступенчатого двойникования и образования полиблоков и суперполиблоко.ч.

Изменения полей однородной деформации при многоступенчатом дзойннковашга вызывают заключительный этап трансформации пространственного распределения - распад ДО-блоков нэ ИО-блоии - области, занятые частицами только одной ориентировки.

4. Определены параметры полей внутрегией однородной деформации,, образующиеся в ДО-блоках вследствие многоступенчатого двойии-ковакия. Эти псля ала от ромбическую симметрию, а их мощность возрастает по мере развития регулярной структуры в ДО-бхоке. •

5. Предложен механизм трансформации ДО-блоков в полях внутренней однородной деформации в МО-блоки. Пространственное распределеша частиц в М0-б;>оках основано на унаследованных от ДО-блока плотных рядах из частиц вдиль <1ОО>0 которые в процессе эволюции структура ооъодишютея в плотные шгасхосткае образования, параллельные (120). На начальном этане развития структуры МО-блока усредненное пространственное распределение моквт бить описано с использованием так называемой ЕЦ?-макрореаеткя.

S. На заключительном этапе эволюции системы "тетрагональных" частиц дисперсной фаги образуемся структура типа "сэндвича"г однослойные плоиша плоскостные образования из частиц, параллельные одному шз оемейств кристаллографических плоскостей {120) а разделенные прослойками матрицы» Предельное пространственное распределение обладает только одномерной периодичностью.

ÜO.

Основные материал! диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Комаров С.М. » Малиешсо Е.И. Тип и параметры регулярного • пространственного распределения частиц 7'-фазк в сплаве ЗИ986 (N1-2SB8). - в кн. ; Новые процесса получения, обработки s методы исследования металлических материалов. : Тез. докл. конференции мс.яоднх учеши и специалистов, Москва, 1987 г., с.25.

2. Малионко Е.И.» Комаров с.М. структура предельных пространственных распределений мелкодисперсной фазн в стареющих сплавах с отрицательных: параметром анизотропии. » в кк. ; Фундаментальные проблемы старения. Разработке ковах классов сторзищя сплавов. : Тез. докл. ¥ Всесоюзного совеаания по стараний металлических сплаЕоа, Свердловск» 1335 г., с. 2S.

йалиенко E.H.» Комаров С.М. О характера продельншс пространственных распределений мелкодисперсной фазы в стареющих сплагьх с тетрагональной деформацией превращения - вММ, 1890, Д7, С. 36-45.

4« Ког/аров С.М., Малиенко Е.И. О пространственно« распределении частрц выделяющейся фаза в сплавах с тетрагональной кристелло-гвометраей превращения, Первая стадия фэрмировгния. регулярной структуры s сплавах тиле Ш-2ЯВе. - в ки. s Фундаментальные npoöxs-ш и прикладоча аспекта исследований структура и свойств старевших сплавов. % Тез. дочл» 4Ï совещания по старению металлических сала- ' воа, Екатеринбург, 1&82 г., с. 33-34.

5. Комаров С'.М.и наляенко Е.И. О пространственном распределении частиц Быделянхц^йся фсзи в оплаагх с тетрагональной крксталло-геэметрией превращения» Регулярная структура в сплавах типа й1-28Ве на стедии частиц охлог ориентиров!«?. - в кн. ; Фундаментальные' игро-блеш к продвдздо взвдега кссхвдовеняй структура и свойств стареющих спла^оа. s Tes. докл. VI созаказш по старении металлических сплгваз, Екатеринбург» 1992 г., с. 35.

S. Halienko E.ï.f stearov s.Fi. Corapyter-alded treatment of beryllium bronse-typs alloy internai îina etruoture. - s кн. : Actual provisos of notera materlale science, ; Abstracts oí tue Pirat Russian-Chinese Symposium, Tomsk, 199-'., c. <74. '