Рассмотренные особенности структурообразования, связанные с энергией упругой деформации, проявляются в той или иной степени при всех превращениях в кристаллах, сопровождающихся изменением (деформацией) решетки при условии сохранения сплошности кристалла. К этим превращениям относятся кроме превращений с изменением координации атомов и упорядочение о твердых растворах, часто сопровождающееся изменением класса симметрии, и расслоение твердых растворов, поскольку перераспределение концентраций вызывает локальные изменения периода решетки (см. рисунок 84 и рисунок 85). Доменные структуры в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках во многом аналогичны структурам гетерофазных систем, поскольку во всех этих случаях структурообразование определяется минимумом свободной энергии, которая в качестве существенной составляющей содержит энергию дальнодействующего поля.
а б
а – электронная микрофотография фольги, ´80000; б – схема расположения частиц – плоских зон, создающих тетрагональные искажения внутри доменов
Рисунок 85 – Упругие домены вдоль <011> на ранних стадиях распада твердого раствора в сплаве Сu–1,6 мас. % Ве (200°С, 1 ч)
Внутренние напряжения могут контролировать развитие фазового превращения, если это превращение идет в ограниченном объеме исходной фазы, сохраняется контакт между фазами (т. е. сохраняется сплошность) и отсутствуют или проходят в ограниченной степени релаксационные процессы. Наиболее ярко проявляется роль упругой энергии (и отсутствие релаксационных процессов) в опыте Г. В. Курдюмова и Л. Г. Хандроса с термоупругим мартенситным кристаллом в сплаве на Сu-основе: при понижении температуры выигрыш объемной химической энергии обеспечивал работу против сил упругости и кристалл мартенсита подрастал; наоборот, повышение температуры приводило к обратимому уменьшению размера кристалла. Благодаря удачному подбору состава сплава это явление удалось легко наблюдать с помощью светового микроскопа при небольшом изменении температуры вблизи комнатной температуры; теоретический анализ этого явления упрощался тем, что мартенситный кристалл сохранял когерентность с матрицей, и поэтому можно было пренебречь фактором энергии межфазовой границы в уравнении (222). Равновесие при понижении температуры наступало при δ(∆Ф)=0, т. е. когда
(∂Еупр lдv )δv=∆Fδv. (235)
Дальнейшее понижение температуры приводило к увеличению движущей силы превращения – разности свободных энергий ∆F=F2-F1, что обеспечивало подрастание кристалла.
При определенных условиях в ходе фазового превращения происходят генерация дислокаций и пластическая деформация путем сдвига или двойникования. Деформация превращенного объема с инвариантной решеткой является составным элементом мартенситного превращения в стали. Под деформацией с инвариантной решеткой понимают деформацию, при которой не изменяется кристаллическая структура, это может быть в тех случаях, когда атомы перемещаются относительно друг друга на полную трансляцию. Примером такой деформации является сдвиг, осуществляемый движением дислокаций с целочисленным вектором Бюргерса; двойникование относят к такого рода деформации только условно.
Релаксация упругих напряжений может идти или непрерывно и в ходе самого превращения, или представлять собой определенный этап фазового превращения.
Непрерывное и прерывистое превращение.
В двойных и многокомпонентных сплавах рост центров новой фазы, состав которой отличается от состава исходной фазы, может ограничиваться скоростью подвода атомов «избыточного» компонента к растущему кристаллу, т. е. скоростью диффузии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.