Вся история возникновения и развития представлений о старении сплавов весьма поучительна. Открытие Вильмом старения дуралюмина трудно переоценить, но оно само по себе не могло стать базой для разработки новых стареющих сплавов, так как совершенно не ясно было, какова природа этого загадочного для того времени явления и в каких сплавах его следовало ожидать.
Создание основ теории старения – это яркий пример того, как научная гипотеза, в общих чертах правильно отразившая природу нового важного явления, послужила фундаментом для последующего удивительно быстрого прогресса в области теоретического и прикладного металловедения. Если в период после открытия Вильмом старения дуралюмина и до появления теории Мерика не было найдено ни одного стареющего сплава, то после опубликования этой теории уже в 20-егоды старение было предсказано и обнаружено в десятках сплавов алюминия, железа, никеля и других металлов, были разработаны новые промышленные сплавы, упрочняемые старением. Начиная с 30-х годов 20-го века быстро нарастал поток информации о структурных изменениях при старении в разных группах сплавов. В последние три десятилетия наиболее важные результаты были получены с помощью метода электронной микроскопии, позволившего «увидеть» дисперсные образования.
Создание новых стареющих сплавов с высокими механическими и особыми физическими свойствами, разработка оптимальных режимов их термической обработки, продолжающиеся обширные исследования механизма и закономерностей старения в разных группах сплавов составили одно из центральных направлений в развитии современного металловедения, причем по-прежнему теоретические и прикладные работы в этой области базируются на общих исходных положениях теории старения, предложенной Мерика.
Старение делится на искусственное и естественное. Естественное происходит без специальных намеренных внешних воздействий, а искусственное, наоборот при намеренных изменениях температуры, давления и т. д.
Процесс выделения во многих сплавах составляющих из последовательных превращений: пересыщенный твердый раствор→одно или несколько переходных состояний→насыщенный твердый раствор + выделение фаз соответствующего состава.
Начальные и конечные состояния в предельном случае соответствует фазовому состоянию, указанному на диаграммах фазовых равновесий. Примеры переходных состояний будут обсуждены далее.
В некоторых сплавах благоприятными областями для относительно более быстрого выделения фаз является полосы скольжения (следы деформации и границы зерен). В областях быстрого выделения параметр решетки может уменьшаться до величины параметра обедненной матрицы.
Электронная микроскопия показала, что последовательность стадий выделения в одном сплаве не обязательно сохраняется в другом.
Имеются доказательства, что некоторые сплавы проходят через разные стадии выделения входе низкотемпературного и высокотемпературного старения, и, что структурные изменения в фольге могут отличаться от структурных изменений в массивном образце одного и того же материала. Каждая стадия имеет особое влияние на физические и механические свойства, обусловленные либо влиянием собственной дисперсной фазы, либо через взаимодействие фазы с матрицей. Более значительный вклад в упрочнение вносят когерентные напряжения, обусловленные когерентной связью метастабильной фазы с матрицей. Ослабление когерентных напряжений возможно при перестраивании и приводит к разупорядочению.
Яркими примерами иллюстрирующими, основные особенности структурных изменений при старении являются сплавы систем Al-Cu, Al-Ag, Cu-Be.
Атомы Cu группируются на определенных кубических плоскостях алюминиевой матрицы, образуя зоны Гинье-Престона. Затем формируется тетрагональная фаза Θ˝ (называемая фазой Гинье-Престона II), которая когерентна с матрицей и упорядочена. Следующей появляется кубичесая решетка (фаза Θ΄), которая также когерентна с матрицей. Все переходные стадии заканчиваются выделением равновесной фазы Θ (CuAl2) с тетрагональной кристаллической структурой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.