Упрочнение в двухфазных структурах

На величину упрочнения в двухфазных структурах влияют:

1. Связность упрочняющей фазы.

у матрицы связность полная, у фазы - нулевая.	у матрицы и у фазы связность нулевая.	модулированная структура: полная связность у матрицы и у фазы

2. Микроструктура: каждая из фаз может быть монокристаллом или поликристаллом.

3. Морфология: частицы второй фазы могут иметь форму сферы, диска или иглы.

4. Взаимное расположение частиц:

4.1. параллельное;

4.2. по какой-либо кристаллографической плоскости

4.3. беспорядочное.

5. Строение межфазной границы.

Частицы могут сопрягаться по некоторым, а не по всем плоскостям. Величина упрочнения связана с сопряжением решеток.

a₁

а₁

а₂

a₂

5.1. Полное сопряжение (когерентность):	5.2. Полное несопряжение
	5.3. Частичное несопряжение

5.1. При полном сопряжении фазы изоморфны, близки периоды из решеток, они правильно ориентированы и межфазные границы не являются барьером для дислокаций.

5.2. При полном не сопряжении фазы неизоморфны, периоды из решеток сильно отличаются, ориентировка не соблюдается, межфазные границы непроницаемы для дислокаций.

5.3. При частичном сопряжении, которое образуется в результате роста полностью сопряженных частиц, при определенном размере L «набегает» разница в один период, т.е. L /a₁ -L /a₂³ 1 или L /a ³ a /D a - образуется эпитаксиальная дислокация, которая лежит в плоскости межфазной границы.

6. Для упрочнения является существенным:

n объемная доля частиц второй фазы (V~ 1×10^-2 - 1);

n когерентность границ;

n размеры частиц.

7. Способ получения. Как правило, частицы образуются при распаде твердого раствора, тогда могут выделяться и стабильные и нестабильные фазы. При этом энергия АФГ стабильной фазы больше, чем нестабильной.

7.1. Решеточная дислокация, встретив в плоскости скольжения частицу, полностью сопряженную с матрицей, перерезает ее. Частица при этом остается разделенной АФГ.

b

АФГ

Упрочнение от частиц, полностью сопряженных с матрицей, если их объемная доля V: .

При энергии АФГ приведенное к модулю сдвига упрочнение от перерезаемых частиц составит:

.

Выводы:

1. Упрочнение не зависит от размера частиц, если они являются сопряженными.

2. Упрочнение тем больше, чем больше объемная доля частиц второй фазы (V) и энергия упорядочения (W).

3. Сопряженные частицы (кривая 1) не меняют модуль упрочнения матрицы (кривая 2).

s ­ 1

2

e,% ®

4. Мелкие частицы могут перерезаться полностью.

7.2.Частицы абсолютно не перерезаемые.

l

Упрочнение от абсолютно не перерезаемых частиц оценивается из условия потери устойчивости: или . При объем ной доле частиц упрочнение .

В приведенных к модулю сдвига напряжениях упрочнение от неперерезаемых частиц составит:

Выводы:

1. Упрочнение зависит от размера частиц, если они не перерезаемые. Оно тем больше, чем частицы мельче.

2. Упрочнение зависит от объемной доли частиц, но слабее, чем для перерезаемых частиц ~

3. Не перерезаемые частицы могут повышать модуль упрочнения из-за образования петель Орована:

Петли Орована

Дислокация после прохождения частиц

Дислокация до встречи с частицами

Общее упрочнение в этом случае составит:

(t /G)_S = {b/d + 2×(e× b/d)^1/2}×Ö V.

Модуль упрочнения

¶t_S /¶e = G×(b×V /d×e)^1/2

сравним с модулем деформационного упрочнения на второй стадии D_II ~G/300 при e»V и d»10⁵b» 25-30 мкм.

8. Морфология.

n если частица игольчатой формы, то в t входит толщина частицы d, а не ее длина L. Для упрочнения это хорошо, т.к. при росте частиц в длину дисперсность сохраняется;

n диск является не выгодной формой для не перерезаемых частиц;

n если обе фазы не связаны, т.е. эвтектики и эвтектоиды (пластинчатый перлит), то такую структуру можно представить как состоящую из плоских, очень тонких зерен, а упрочнение оценить по Холлу-Петчу: t=t_i+G×b×(e/l)^1/2.

В поликристалле размер зерна l~ 6-7 мкм, в эвтектоиде l~1 мкм, т.е. в эвтектиоде упрочнение больше, чем от границ зерен, но пластины второй фазы должны быть прочными: нельзя давать им перерезаться по плоскостям скольжения дислокаций, иначе появляется много очаговых трещин, которые приводят к хрупкому разрушению.

t

Если пластинки ориентированы вдоль сдвига, то расстояние между пластинами уменьшается, и предел прочности растет:

t Þ

Если вторая фаза выделяется на границе зерен, то прочность возрастает, но сплошная сетка приводит к сильному охрупчиванию. Для вязкости плохо выделение второй фазы по границам и в виде частиц, а так происходи чаще всего, так как распад начинается по границам - там уже есть поверхность.

Дата добавления: 2015-08-05