Исследование состояния кристаллической решетки вблизи плоских дефектов в сплавах со сверхструктурой DO3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Государственный комитет РФ по высшему образованию Алтайский государственный технический университет им. И.И.ПолзуноЕа

5 Г 5 ОД ~ 5 ЛЕК <9П';

На правах рукописи УДК 548.4:548.313

РОМАНЕНКО ВЕРОНИКА ВИКТОРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ РЕШЕТКИ ВЕШИ ПЛОСКИХ ДЕФЕКТОВ В СПЛАВАХ СО СВЕРХСТРУКТУРОИ Ц03.

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Барнаул - 1994

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им.И.И.Ползунова.

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук, профоссор Старостенков М.Д., кандидат физико-математических• наук, Баранов И.Д.

Официальные оппонента:

доктор физико-математических наук, профессор Конева И.А.

доктор физико-математических каук, доцент

.Еезноснк С.А.

, Ведущая организация: Институт металловедения и физикп Е.'аталлов, г.Москва.

Защите состоится ". ^дЖЛфуУЯА г. в /Г~ч. ¿"¿Чсш. на заседаем сшцяатгзированного Совета К Co4.29.0G при Алтайской государственно« • техническом университете по вдгосу: 6Б6099, г.Бардаул, пр.Ленина, 46.

С диссертацией кокно ознакомиться в библиотека Алтаайшг». _ государственного технического университета.

/автореферат разослан /щЫрЪУ&Ь г.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой . печатью организаций, просим присылать в,2-х. экз. на адрес университета..

Учений секретарь Совета: кандидат Зизико-матекатических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Из многообразия существующих, материалов в отдельную грушу можно выделить упорядоченные сплавы. Они обладают рядом оригинальных физико - механических свойств: эффект памяти формы, аномалии температурной зависимости предела текучести, особенности электрофизических и магнитных свойств и так далее. Перечисленные свойства дают возможность для широкого использования упорядоченных сплавов в новых областях техники. Физико - механические свойства кристаллических материалов во многом зависят от наличия в них иерархии различных типов дефектов и их взаимодействий друг с другом. Кроме того, в результате атомного упорядочения происходит изменение механических, электрических, магнитных, тепловых свойств материалов. Поэтому изучение энергетики дефектных структур, картин атомных смещений вблизи дефектов представляется важным. В настоящее время применение методов компьютерного моделирования позволило выполнить наиболее полное исследование кристаллогеометрических особенностей и энергетического спектра энергий образования дефектов в серии сплавов сверхструктур В2, Ы2, Llt (Старостеяков Ы.Д., Демьянов Б.Ф., Горлов Н.В., Баранов М.А., Бакалдин A.B.). Работы данного цикла позволили дать определенные представления относительно атомной конфигурации планарных дефектов, допустимости применения концептуальных теорий в областях решетки, в которых существует дефект, прогнозировать новые реакции дислокационных превращений. Однако, каждая сверхструктура обладает определенным набором особенностей, реализуемых на микроскопическом атомном уровне. Поэтому для решения проблемы систематики дефектов в сверхструктурах и их влияния на физико -механические свойства конкретных сплавов данная работа представляется актуальнной. Настоящая работа посвящена изучению свойств планарных дефектов в вакной для практических целей .сверхструктуре DO, состава А3В, базирующейся на ОЦК - решетке.

Целью работы. является исследование структурных и энергетических особенностей антифазннх границ (АФГ), трубок АФГ,

дефектов упаковки и их комплексов для широкого набора плоскостей их сегрегации; изучение микроскопических элементов пластическкой деформации материала путем построения энергетического профиля поверхности сдвига частей Ощфисталла вдоль плоскости скольжения СЬк1}; выполнение оценок BJщяния дефектов на возможные фазовые превращения в сверхструктуре Ш3. В качестве объекта исследования выбран модельный сплав Ре3А1.

Научная новизна. Впервые в рамках модели расширенных твердых сфер получены аналитические выражения для энергий образования различного типа АФГ и комплексов на их основе в сплавах сверхструктуры Б03 в широком наборе плоскостей залегания, проведена их кристаллогеометрическая систематика на три семейства плоскостей {Кк1}. Применительно к сверхструктуре М3 (сплав Уе3А1) разработана процедура определения параметров потенциалов парного межатомного взаимодействия и их апробации по известным из эксперимента данным. В результате машинного моделирования получены картины атомных смещений вблизи сдвиговых и термических АФГ, их комплексов и ДУ, на основе которых проведена классификация плоских дефектов в сплавах сверхструктуры Б03 по Я'ипам атомных смещений вблизи та. Рассчитан спектр энергий образования дефектов в сплаве Ре3А1, позволивший дать прогноз дислокационным реакциям и превращениям различных дефектов при термоактивации, таких как переход сдвиговой АФГ (консервативной) в термическую (неконсерва.тивную), структурного ДУ в комплексный, включающий термическую АФГ. Выполнены оценки эффективных высот .образования трубок АФГ; выявлена роль плоских дефектов в возмсжных фазовых превращениях типа Б03-» В2. Построены 7-поверхности для сплавов стехиометрического • состава сверхструктур В2 и ЭД3 в следующих плоскостях скольжения {ПО}, {211}, {321}. По результатам анализа профиля 7-поверхности впервые выявлены три типа комплексных ДУ (КДУ), состоящих из сверхструктурного ДУ (СДУ) и сдвиговых.антифазных границ (САФГ), переходящих из САФГ1 в САФГ2. Показаны границы применимости континуальных моделей вблизии зоны плоского дефекта.

Практическая значимость работы. Предсказанные в работе возможные реакции взаимопревращений плоских дефектов могут найти применение в задачах" термоактивируемого упрочнения материалов сверхструктуры в03- Полученная качественная картина распределения атомов вблизи различных пленарных дефектов может найти применение при экспериментальном наблюдении таких дефектов.Полученные результаты могут найти применение при решении проблемы получения материалов с заранее заданными свойствами.

Защищаемые положения диссертации.

1. Феноменологический метод описания плоских дефектов .в сверхструктуре.

2. Методика построения параметров потенциалов, описывающих различные связи компонент в сплаве ?е3А1.

2. Классификация плоских дефектов по результатам их компьютерного моделирования по энергетическому кристаллогеометрическому принципам.

4. Возможность изучения атомных механизмов пластической деформации в сплаве посредством исследования энергетического профиля 7-поверхности.

5. Возмокность предсказания дислокационных реакций по спектру энергии образования планарных дефектов в сплавах сверхструктуры

юз-

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсувдены:

- на межвузовской научной конференции "Физика твердого тела" (Барнаул, 1990).

- на 31 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов и процессов в металлах (Сумы ,1990),

- на 32 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов .в металлах и других материалах" (Минск, 1991),

- на 33 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов в металлах и других материалах" (Караганда, 1991),

- на XIII Европейском кристаллографическом семинаре -(люолниа, Триест,.-1991),

■ на ••Х11Г- .Международной -конференции • по физ^с . прочности и

пластичности металлов и сплавов (Самара, 1992),

- на I Международном семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах". (Барнаул, 1992)",

- на Materials Week '93 ТЫС. (США. Питсбург, Пенсильвания, IS93.),

- на 34 Международном семинаре по моделированию (Тольятти, 1993),

- на VI Международном семинаре "Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов (Екатеринбург, 1993),

- на II Международной Научно-Технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994),

- на II Международном семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах". (Барнаул, 1994),

- на I Международной конференции "Актуальные проблемы прочности". (Новгород, 1994).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаь и заключения, изложенных на 206 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка, II таблиц, список литературы из 163 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цели и задачи работы, представлены положения,' выносимые на защиту, описана структура диссертации.

Первая глава диссертационной работы является обзором теоретических и экспериментальных сведений об исследуемой сверхструктуре, где даны некоторые представления о шшнарных дефектах в сплавах на основе ОЦК - решетки. Кроме того сделан обзор всевозможных моделей описания межатомных взаимодействий в металлах и сплавах. В заключении I главы сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе описана процедура-' построения . межатомных потенциалов в сплавах со сверхструктурой 'DO ,:В- настоящей .работе использован традиционный подход к решению' проблемы построения

потенциальных функций взаимодействия - представление внергш связи кристалла в расчете на ячейку в виде суммы парных межатомных взаимодействий то узлам решетки, задаваемых набором потенциальных функций Морза. Парвметры потенциалов, связывающие атомы одинакового сорта определяются из свойств чистых металлов: энергии связи, параметра решетки, модуля всестороннего снатия. Параметры потенциала, описывающие связи типа А-В, находились из экспериментальных донных по модельному сплаву: энергии связи, параметра решетки,- и осуществлялась привязка по экспериментальному значению энергии образования одной из АФГ. Параметры межатомных потенциалов приведены в таблице I.

Таблица I.

вид связи а * а Р 0,эВ

Ре - Ре 4.3444 52.643 0.52075

Ре - Al 3.5048 29.392 0.53274

Al - Al 2.9445 27.877 о.зобза

Трэтья глава посвящена исследованию антифазннх границ и их комплексов в модели расширенных твердых сфер о учетом связей до восьмой координационной сферы.

В сверхструктуре D03 по порядау заполнения различают три семейства атомных плоскостей: плоскости стехиоиетрического состава; чередующаяся последовательность моно- и биатомных плоскостей и последовательность mohosтомных плоскостей, включающих одну состава А и три состава В. По первому типу плоскостей образуются только . АФГ сдвигового типа, во втором классе присутствуют термические и сдвиговые АФГ, а третьем -возможно образование только термических границ по схене:

ВВВАВВВАВВВА ВВВА ВВА ВВВА

ВВВАВ99АВВВА ВВВА ВВВВА ВВВА

ВВВАВВВАВВВА ВВВА ВА ВВВА вв*

ВВВАВВВАВВВА ВВВА ВВВВВА ВВВА

ВВВАВВВАВВВА ВВВА ВВВВВВА ВВВА

а*

ВВВАВВВАВВВА ВВВАВВВ АА БВВАВВВА

(I)

стрелками * и * показано вычитание или внедрение соответствующих, плоскостей. Таким образом, в данном семействе плоскостей реализуется три пары взаимно дополняющих до стехиометрии ТАФГ, тогда как во втором классе плоскостей возмскна только одна пара ТАФГ.

Энергия АФГ сдвигового типа может быть представлена в виде: Г)2 п

■ = ^¡Г- ^ А, „±. (2)

где. а - параметр решетки, 2<р^в - <р* - (рцВ- энергия

упорядочения в 1-ой координационной сфере (ф^ - энергия связи пары атомов сорта к-1 в 1-ой координационной сфере), п - число учитываемых координационных сфер, А1 - целочисленный множитель, характеризующий вклад соответствующей координационной сферы в •энергий АФГ, т) - параметр дальнего порядка, р - вектор сдвига, образующий АФГ, в сверхструктуре М3 реализуются два вектора сдвига, различающихся по модулю.

Энергию образования термической АФГ можно представить в виде: V2 £

Ъ <3)

тдфг а р± 1=1

VI

где а - коэффициенты, составляющие вклады энергетическог

параметра А1= ф^- <р*в в 1-ой координационной сфере.

Параметр Д1 характеризует изменение энергии пары атомов,

происходящее при замене компонент в 1-ом соседстве.

Очевидно, что энергия образования дуального комплекса определится

соотношением

Т12 8

7 (Ьк1) = '- У [*.<А* ♦ а;)+А.(< + О] (4)

МФГ г 7-, 1 1 111 1

8 (Ьк1) 1-1

Получены выражения для энергий АФГ и их комплексов для сплавов системы ГО3, позволяющие без учета релаксации решетки вблизи них провести оценки ориентационной анизотропии энергии образования дефектов, если известно распределение энергий связей атомов по координационным сферам.

В четвертой главе проведен анализ атомных конфигураций вблизи АФГ и их комплексов, полученных в результате машинного моделирования. В рассматриваемой сверхструктуре возможны

следующие системы скольжения: (а/4)а<Ш>{110}, (а/4)а<Ш>{2Ш,

(а/4)а<Ш>{321>. При определенных нецелых а в плоскости скольжения образуются дефекты упаковки. Если асе а равно целому числу, то результатом сдвига является САФГ. Интерес представляют,'

очевидно, границы, образованные сдвигом на (1/4)а<Ш>,

(-1/4)а<Ш>, (1/2)а<Ш>. Таким образом, в каждом из семейств

зоны <Ш> могут реализовываться до ' трех САФГ. В системе плоскостей, в которых только один из индексов Миллера нечетный,

сдвиговые АФГ образуются сдвигом на вектор (1/2)а<Ш>.

Таблица 2.

Энергия образования САФГ в сплава Ре3А1(Ш3).

плоскость залегания вектор сдвига энергия САФГ,мДж/ы2

начальная разновеса.

{100} Г/2<Ш> 48.9 28^3

{110} -1/4<Ш> 49.3 10

1/2<Ш> 165 120

{210} 1/2<Ш> 126.3 89.5

{211} ±1/4<Ш> 112.8 75

1/2<Ш> ■ 246.6 195

{321} -1/4<Ш> 183.2 140

1/2<Ш> 314.6 261

{320} 1/2<Ш> 143 102

{310} . -1/4<Ш> 152.4 102

Для моделирования сдвиговой границы выбирался блок кристалла, состоящий из сорока плоскостей. После проведения соответствующего Сдвига полукристалла по две плоскости с каздого края закреплялись, а атомам остальных представлялась возможность свободного перемещения вплоть до достижения кристаллом минимума его внутренней энергии. Энергия образования АФГ вычислялась как разность мевду внутренней энергией блока кристалла с релаксированной АФГ и энергией идеального блока. Смещения записывались в базисе, связанном с дефектом. Характэрно, что

энергии границ, образованных сдвигом на 1/2<Ш> (кроме плоскостей типа {310}) оказываются выше энергий АФГ типа

*1/4<Ш> в соответствующих плоскостях. Энергии САФГ приведены в таблице 2.

Во втором параграфе главы рассмотрены трубки АФГ. Область кристалла вблизи трубок АФГ характеризуется нелинейными смещениями атомов из узлов кристаллической решетки, которые можно интерпретировать в виде областей сватия и растяжения, расщепления плоскостей на подплоскости. По этому признаку трубки АФГ могут быть отнесены к столь же дефектным областям кристалла, как и ядро дислокации.

Получены зависимости энергий образования трубок АФГ в вышеуказанных плоскостях от их высоты, то есть от количества межплоскостных расстояний мэвду параллельными АФГ. Характерно,, что анергии трубок сдвига на 1/2<100> во всех трех плоскостях оказываются внше энергий трубок типа 1/4<Ш>. В плоскостях {110} к {211} обнаружен шнимум энергии образования трубок АФГ при высоте в два мекшюскостных расстояния, что экспериментально подтверждается данными Глезера A.M. с соавторами. В плоскостях тша {321} предпочтительно образование полосок антифазкости.

Энергии образования термических АФГ в сплаве Fe3,\l представлены в таблице 3. При образовании термических АФГ происходит перераспределение концентрации компонент -вблизи границы, причем ТАФГ с избытком Ре характеризуется уменьшением мэяшюскостных расстояний (сжатие), границы с избытком А1 -

увеличением (растяжение). Из таблицы видно, что на ТАФГ энергетически выгодно повышение концентрации атомов меньшего размера (Ре).

Таблица 3.

Энергии образования ТАФГ в сплаве Ре3А1 (сверхструктура Ю3).

плоскость ТАФГ тип границы энергия образования, мДж/м2

{100} А1-А1 857

Ре-Ре -544

{111} РеА1РеРеА1Ре 236

РвА1РеА1Ре 417

РеРеА1А1РеРе 721

А1РвРеРвРеРеА1 -88.5

А1РвРеРвРаА1 -163.3

А1РеРвРеРвРвРвА1 -199.6

{210} А1-А1 388.3

Ре-Ре -231.9

{320} А1-А1 241

Ре-Ре -144.2

{311} РеА1РеРеА1Ре 157.1

РеА1РеА1Ре 208.6

РеРеА1А1Ре?е 287.9

А1РеРеРеРеРеА1 -55.9

А1РеРеРеРеА1 -53.7

А1РвРеРеРеРеРеА1 -188.2

В пятой главе дается классификация возможных типов ДУ в сплавах сверхструктуры В03.

В отличие от металлов и регулярных твердых растворов, в • сверхструктурах и свврхрешетках наряду с ДУ образуются антифазные границы, что значительно увеличивает число вариантов образования плоских дефектов. В таких системах принята дополнительная классификация структурных ДУ на сверхструктурные (СДУ), .когда порядок в распределении компонент сплава то узлам не нарушается,-

и комплексные (КДУ) - когда, вследствие нарушения порядка, наряду с ДУ, образуется сопутствующая ему АФГ. В ОЦК - решетке выделяются три семейства плоскостей скольжения: {110}, {211}, {321} с относительно низкими энергиями образования ДУ и одно высокоэнергетическое - {III} (последний тип ориентации маловероятен для металлических систем).

В св?госструктуреD03 плоскости типа {110}, {211}, {321}, -эквиатомны по составу, (стехиометрическая формула АВ3). В таких ориентациях возможно.возникновение СДУ и КДУ, состоящих из СДУ и сопутствующей ему АФГ сдвигового типа. В плоскостях {211} рассмотрены следующие типы дефектов: сверхструктурные ДУ, ИДУ вычитания двух плоскостей; КЙ5Г вычитания четырех плоскостей, КДУ внедрения двух плоскостей, двойник и его комплексы. Энергии образования различных ..типов ДУ в плоскостях {211} приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Энергии образования ДУ в плоскостях {211} в сплаве Je3Al.

тип дефекта упаковка плоскостей вблизи ДУСРВсоЕг-тарнод идентичности) анергия,нДх/м2

КДУ вычитания(2) ABCDABCDEP 558* "

КДУ вычитания(4) ABCDCDABCD 410

КДУ внедрения(2) ABCDABEPAB ЗОЮ

Двойник A3CDEPEDCBA 304

двойник + САФГ ABCDEPEDCBA 259

I/4<III> ABCDEPEDCBA

Двойник + САФГ 414

-I/4<III> ABCD2FEDCBA

Двойник + САФГ 333

1/2<100>

В работе расчитаны ДУ в плоскостях {110} и {321},

образованные векторами сдвига 1/12<Ш>, 1/6<Ш>, 1/3<Ш> и

5/12<Ш> в сплаве Ре3А1 сверхструктуры П03. При сдвиге

полукристалла на вектор 1/12<Ш>, образуется сверхструктурный

дефект упаковки. Сдвиги на векторы 1/е<Ш>, 1/3<Ш> и 5/12<Ш> дают комплексные дефекты упаковки, состоящие из С,ЦУ и сдвиговых АФГ или их сочетания. Энергии образования дефектов упаковки в плоскостях {110} и {321} приведены в таблице 5. В результате сравнения энергий образования ДУ в плоскостях {110} и {321} сделан вывод о том, что невозможно достаточно достоверно определить предпочтительную плоскость скольгешш дислокаций, в салу близости значений энергий образования. Тем не ненее, энергии образования ДУ типа 1/12<Ш> в плоскостях {110} и {321} сказываются несколько нике, чэм в плоскостях {211}-

Таблица 5.

Зяэрritr» образования ДУ в плоскостях {110} и {321} в сплаве Fe3Al.

тип дефекта вектор сдвига p . энергия дефекта, мДз/м

СДУ I/I2<III>(II0) 200

КДУ I/6<III>(II0) 207

ИДУ I/3<III>(II0) 271

кду 5/I2<III>(II0) 401

СДУ I/I2<III>(32I) ' 252

КДУ I/6<III>(321) 280

КДУ I/3<III>(321). 452

. КДУ ; 5/I2<IIIX32I) 460

В работе на. примере сплава Ре3А1 рассмотрены следующие типы-дефектов упаковга:в плоскостях. {III}: двойники, ДУ типа вычитания, ДУ типа внедрения,- многоуровневые двойники. Плоскости

типа {III} являются моноатомными по составу. Последовательность в укладке плоскостей можно представить в виде ...АВСАВСАВС... . Если перейти к конкретному сплаву сверхструктуры, например f©3ai, то заполнение плоскостей в направлении нормали следующее: ...FeFeFeAlFeFeFeAl... .

Таблица 6.

Энергии образования ДУ в плоскостях {III} в сплаве Fe ai.

ТИП ДУ укладка плоскостей и их атомное заполнение энергия, мЦж/м2

двойник АВСАВСАВАСВАСВА PAFFFAFFPAFFFAF 3654

двойник ABGABCBACBACBAG FFAPFFAFFFAFFFA 580

ду вычитания ABGABABGABCABG FFAPPPAPFFAPFF I03I4

ДУ вычитания ABCABCBGABCABG PPAFFPAFFFAPFF 75Э0

ДУ внедрения ABCABCBABCABCA \ PPAPFPAPPPAPPP 4583

ДУ внедрения ABCABACABGABCA PPAPPPAPFPAPPP 4532

ДУ внедрения ABCABGACBCABGA . PÄPPPAPPPAPPPA 4895

Зх-уровн. двойник ABCACBABCABCA PPAPPPAPPPAPP 274

Зх-уровн..двойник ABCABCBACABCA PPAPPPAPPPAPP 275

3*-уровн. двойник ABCABCABACBCA PAFPFAFFFAFFF. 160

Таким образом, полный период для данной сверхструктуры составляет двенадцать плоскостей. Энергии образования ДУ в плоскостях {III} приведены в таблице 6. Как видно из таблицы, ДУ в плоскостях {III} имеют высокую энергию образования (исключение составляют симметричные двойники и З'-уровневыа двойники). Таким образом, существование ДУ типа внедрения и ДУ типа вычитания в плоскостях {III} проблематично и их мояно исключить из рассмотрения. Трехуровневый двойник типа ...АВСАВСАВАСВСА... имеет низку» энергию образования, которая по величине сравнима с энергиями образования анткфазных границ в плоскостях зоны <III>. Такого типа дефекты упаковки могут составить конкуренцию по возможности реализации с AST в традицпошшх плоскостях.

В последнее время находит применение в теоретическом анализе (макроскопике) пластической деформации метод построения третаеряого или двумерного энергетического профиля поверхности сдагга честэй кристалла, называемый модель» построения 7-повэрхности. Ее профиль строится путем моделирования на атомном уровне екэргетической поверхности сдвига кристалла вдоль плоскости скольаэния за счет сканирования при малом приращении вектора трансляции. Профиль 7-поверхностй вдоль какого - либо базисного направления скольжения позволяет оценить величина потенциальных, барьеров, которые необходимо преодолеть, чтобы образовать дефект или реализовать микроскопический элемент дзформащш материала.

На примере сплавов Ре3Л1 (сверхструктура ВО.,), ?еА1 (сверхструктура В2) построены профили ^-поверхностей для всех плоскостей зоны <III>. Б ¡додали виртуального атома рассчитаны пробили 7-поворхкости для сплава ?s3Al сверхструктур В2 п В03 с переменным дальним порядком. Положения сдвига факсирова-тась через

I/I2<III>..

Во всех ' рассмотренных системах скольнения,• как в сверхструктуре' В2 так и в сверхструктуре В03, наблюдаются близкие по форме профили 7-поверхноствй. ДагашЗ факт подтверждает реальность реализации' карандашного скольяения в р а с см а трив а е мнх свархструктурах. Судя .по полученным иолоаениям минимумов.

I I Э 4 5 8 7 8 9 10 И 12

Рис.1.

Профиль 7-поверхности в плоскостях типа {НО}.

возможны следующие направления расщепления дислокаций в сверхструктуре В2: СДУ{3г1 }-»КДУ{110}-»АФГ{321}. В сверхструктурэ Ю, явно выделяются состояния с минимумом энергии преимущественно в плоскостях {НО}, в то ае время близкие положения минимумов в произвольных плоскостях Шс1} не исключают возмогзюсть лвбого из трех выбранных направлений дислокаций. Практически для всех ориентация энергия образования ОДУ минимальна в еверхструктуре В2. Можно предположить, что, если в сверхструктуре В03 образуется СДУ, то за счет термоактивации возможно образованиа на его основе локальной прослойки сверхструктуры В2. В случае АФГ подобную тенденцию можно допустить для ориентация {321} (переход Ю3-»В2), {110} (переход В2-»Ш3). Различия свархструктур в энергиях образования КДУ незначительные, что можно интерпретировать отсутствием диффузной перестройки сверхструктуры на них. Полученный профиль 7- поверхности является более полным по сравнению с результатами В.ПаЯдара, содержит ноше уровни энергии дефектов.

Сплав состава Ре3А1 при переходе от сверхструктуры В2 к Б03 характеризуется относительным повышением• энергетического профиля 7-поверхности, что мокно прокомментировать в терминах возрастания относительной механический . прочности сверхструктуры Ю3 по сравнению с фазой В2. •

?е3А1

Таблица 7.

Классы плоских дефектов в сплаве ?е3А1.

N. сдвиг расщеп-N. ления \ нет сдвиговых смещений плоскостей сдвиговые смещения в одном направлении вектор стабилизирующего сдвига не имеет постоянного направления

нет расщепления плоскостей ДУ и АФГ в ДУ и АФГ не наблюда-

на подплоскос- плоскостях в плоскостях лось

ти ( Ь,к,1-все нечетные ) ( III ) ( 311 ) дефектов

есть расщеп- сдвиговые и АФГ И ДУ в сдвиговые и

ление термические плоскостях (НО) термические

плоскостей АФГ в и АФГ в

плоскостях АФГ И ДУ в плоскостях

( 100 ); плоскостях (211) ( 210 );

тр.САФГ в пл. тр.САФГ в пл. СД.АФГ в

(100) (НО). (211) плоскостях ( 310 ); СД.АФГ и ТАФГ в плоскостях ( 320 ); ДУ и сд.АФГ в плоскостях ( 321 ); тр.САФГ в пл. (210), (321)

В конце пятой главы проведена классификация плоских дефектов по типам локализованных вблизи них атомных смещений (таблица 7), согласующаяся в ряде АФГ с экспериментальными результатами Глезера A.M.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы

работы:

1. Получены аналитические выражения анергий образования различных типов 'АФГ и их комплексов вплоть до восьмой координационной сфары. Дана классификация АФГ и их комплексов в соответствии < способом их образования.

2. Рассчитаны параметры потенциальных функций Морза для сплава Ре3А1 (сворхструктура Ю3). rips построении потенциала, описывающего мэяатошше взаимодействия атомов различных сортов учитывались параметр решетки, энергия связи, энергия САФГ конкретно для данного сплава.

3. Получены картины атомных смещений вблизи различного типа дефектов в сверхструктурв и, в соответствии с результатами, проведена их классификация. В сверхструктуре D03 все дефекты можно разделить на пять классов по типам атомных смещений вблизи них: а) присутствуют только нормальные смещения; нет расщепления "плоскостей на подплоскости (ДУ и ТАФГ в плоскостях {III}); б) присутствуют только нормальные смещения; есть расщепление плоскостей на подплоскости (САФГ и ТАФГ в плоскостях {100}); в) наблюдается двукорная ' картина смещений; нет расщепления плоскостей на подплоскости (ДУ и ТАФГ в плоскостях {311}); г) наблвдается двумерная картина смещений; есть расщепление игаекостей на подплоскости (САФГ в плоскостях {110}, {211}, ДУ в плоскостях {211}); д) присутствуют как нормальные, так и сдвиговые смещения на границе, причем вектор стабилизирующего сдвига не имеет постоянного направления (САФГ в плоскостях {210}, {310}, {320}, {321}, ТАФГ в плоскостях {210}, {320}, ДУ в плоскостях {ПО}, {321}). В дефектных областях наблюдаются как смещение плоскостей без расщепления, так и их расщепление на четыре подплоскости.

4. Построены 7-повархности для сплавов основного состава

сверхструктур В2 и D03 в следующих системах скольгения {110}, {211}, {321}. По результатам анализа прсфмя 7-поверхности выявлены три типа 1СДУ, состоящие нз СДУ а С АФТ, которые мошга представить как прослойки ГПУ фазы.

5. Впервые обнаружен комплексный дефект упаковки, включающий промежуточное состояние в зоне СйФИ и САФГ2.

6. Рассмотрены профили 7~повврэшостей свэрхструктур В2 и D03 состава Ре3А1 с переменным дальним порядком. Сделан вывод о механизме относительного повййэшя протостя сплава в сворхструктуре Ш3 по сравнения со сверхструктурой В2.

7. На основе рассчитанных значений энергии образования плоских дефектов сделано првдполотняв о sos^onnix дислокационных реакциях в сверхструктуре, а так ~о возможность существования трубок определенной высоты в различных плоскостях. Энергетически елч>л®]?ш явлтотся CMF а нпзконндексных плоскостях, дуальные кстзшюкск ТАФГ, дополнявшие друг друга"до стехиометрии, двойники в плоскостях {211}.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ ' В СЛЕДУЩИХ РАБОТАХ

1. H.D.Staroetenkor, M.A.Baranov, S.H.Volkova, A.V.Bakaldin, T.I.Novichlhliia, V.V.Homanenko, V.G.Gerraan. Superlattice defeote. The analitio description of orientation gnicotropy for their energy formation./ Book of ebetraotB. 13 Byropean orystallographio meeting. Ljubljana, Trieste. 26-30 august, 1991., p. 60.

2. M.D.Staroetenkov, V.V.Romanenko. Twins in D03 superstructure./ Hone of High Performanoe Materials for the '90s. Materials ïïsek •93.// Pitteburgh, PA. 17-21 oktober, 1993.

3. Старостенков M.Д., Романенко B.B., Баранов M.A. Ориентационная анизотропия микроскопических элементов пластической деформации в сплавах сверхструктур В2 и 1Ю3. - Письма в КТФ., 1991, выл Л 9, том 17, с. 69-73.

4. Старостенков М.Д., •РоМаненко *B.6v Энергетические профили

поверхвости скольжения в упорядоченных сплавах системы Fe-A: Изв.ВУЗов. Черная металлургия., 1993, Хб, с. 46-48.

5. Старостенков М.Д., Романонко В.В. Антифазные границы сверхструктуре Ш3.- ФММ, 1993, том 76, вып.6, с. 68-75.

6. Старостенков М.Д..Новичихина Т.И., Романенко В, Моделирование термоактивируемых границ в сплаве сверхструктт Ю3./ Моде '¡троваше на ЭВМ дефектов и процессов в металл! сб.науч.трудов.- ФТИ, Ленинград, 1990, с. 192-193.

7. Романенко В.В., Старостенков М.Д. Микроскопическое проявле! пластической деформации в сплаве ?е3А1 сверхструктуры. DO, Физика прочности и пластичности металлов и сплавов: тез! доклада.- СПИ, Самара, 1992, с. II7-II8.

8. Staroetenkov M.D., Romanenko 7.V. On the atomio structure 1 elements of plaßtio deformation In superstructures B2 and D0a Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах: тезл доклада.- АЛИ, Барнаул, 1992, с. 72-73.

9. Старостенков М.Д., Романенко В.В. Классификация дефект упаковки и антифазных границ в сплавах сверхструктуры D03 типам атомных конфигураций вблизи них./ Эволюция дефекта структур,в металлах и сплавах: тезисы доклада.- АЛИ, Барнэу 1992, с. I0-II.

10. Старостенков М.Д., Романенко В.В. Спектр энергии образован планарных дефектов в сплавах сверхструктуры Ш3./ Структу дислокаций и механические свойства металлов и сплавов: тези доклада.- Екатеринбург, 1ЭЭЗ, ч.2, с. I30-I3I.

11. Баранов М.А., Романенко В.В. Микродеформации кристаллическ решетки сплава Ре3А1 со сверхструктурой D03 вблизи сдвигов АФГ./ Кинетика и термодинамика пластической деформаци меквуз.сб.- АЛИ, Барнаул, 1990, с. 72-77.

12. Баранов М.А., Бакалцдш А.В.Г Новичихина Т.И., Романенко В.В Старостенков М.Д. полуэмпирические .межатомные потенциалы упорядоченных сплавах./ ^Кинетика. и термодинамика пластическ< деформации : межвуз. сб- - ■ АПИ ; Барнаул , 1990 ,• ' с. 83-89.

13. Герман В.Г., .РЬМаненко 'В.В/, . Старостенков М.Д. Блоз термических антифазНых границ' в сверхструктуре D03./ Физш

¡дого тела: тезисы доклада,- БГПИ, Барнаул, 1990, с. 79.

Старостенков М.Д., Новичихина Г.И., Романенко В.В./ (нтационная анизотропия энергии образования антифазных границ, комплексов в сплавах систем Ш3, L2}. Феноменологическое ¡ание. I консервативные границы.- АПИ, Барнаул, 1991, 43 с. . в ВИНИТИ 10.09.91. JS3658-B9I.

В.В.Романенко, М.Д. Старостенков. Построение 7-поверхности метод исследования дефектов упаковки./ тез. докл. !>."Актуальные проблемы прочности", ч.2.- Новгород.- 1994.14.

В.В.Романенко, М.Д. Старостенков. Дефекты упаковки в жостях {Ш}./ Эволюция дефектных структур в металлах и шах: тезисы доклада.- АГТУ, Барнаул, 1994,' с. 255-257.