Билет № 6.
Вопрос 1. распад пересыщенных твердых растворов. Характер распада, изменения свойств при распаде. Особенности распада пресыщенных твердых растворов в алюминиевых сплавах.
Распад – физико – химический процесс, в результате которого из пересыщенного твердого раствора образуется обедненный тв. раствор и 2 –я фаза отличающаяся от тв. раствора по составу и кристаллической решетке, и отделенная от него межфазной границей.
Распад бывает непрерывный и прерывистый. При непрерывном распаде в исходном пресыщенном растворе образуются и растут отдельные выделения избыточной фазы обогащенные одним из компонентов. А маточная фаза обеднена этим компонентом и в ней существует градиент концентраций. Растущие выделения постепенно «всасывают» л.эл. в маточной фазе обедняя её по всему объему до равновесной концентрации. Кристаллографическая ориентировка зерен исходной фазы при непрерывном выделении не изменяется, а выделения непрерывно распределены по объему зерна.
Прерывистый (ячеистый) распад , при прерывистом распаде в зернах исходного пресыщенного раствора a зарождаются и растут ячейки (колонии) двухфазной смеси a1+β, Часто имеющие перлитообразное строение. У a1 фазы внутри ячеек – та же решетка , что и у исходной фазы a но состав её, является равновесным при данной температуре распада. Средний состав двухфазной смеси a1+β внутри ячейки такой же как состав исходного раствора a .
Распад развивается при продвижении фронта ячейки в исходный раствор вследствии кооперативного роста a1и β фаз, аналогично росту перлитной колонии. Концентрация исходного раствора остается неизменной, пока этот раствор совсем не исчезнет, на границе ячейка – исходный раствор в узкой зоне происходит резкий скачек концентраций – от исходой в растворе aп до концентрации a1 внутри ячейки. Поэтому распад называется прерывистым.
Распад происходит в процессе старения. Старение может быть естественным (при комнатной температуре), и искусственным (при повышенных температурах).
Процесс распада пересыщенного тв. раствора часто многостадиен. Стадии распада различаются прежде всего по природе продуктов распада: зоны Гинье – Престона, метастабильные фазы (изоморфные матрице, неупорядоченные или упорядоченные).
На зонной стадии распада происходят изменения, которые не фиксируются при увеличениях оптического микроскопа. Образуются зоны Гинье – Престона – это области с искаженной кристаллической решеткой вследствие повышенной концентрации в них легирующих элементов. В зависимости от степени различия атомных радиусов различают типы зон с мало искаженной кристаллической решеткой и зоны с искажениями(эти зоны имеют чечевицеобразную форму).
Схема распада: a®ЗГП1®ЗГП2®q®q’. (на примере сплава Al - Cu).
На первой стадии распада в пересыщенном твердом растворе образуются зоны имеющие малые размеры. Образуются дискообразные зоны высотой 3-6 А, диаметром 10-40 А. В них концентрация атомов Cu, больше чем в пересыщенном тв. растворе, но меньше, чем в q (CuAl2). Плотность этих выделений чрезвычайно велика 1017 - 1018 1/см2.
Увеличение времени старения и температуры старения приводит к росту зон ГП и они достигают размеров ЗГП2: высота 40 А, диаметр 100-200 А, плотность 1014-1015 1/см2. Эти зоны имеют упорядоченное строение.
Далее образуются фаза q’, близкая по составу к CuAl2 , имеет тетрагональную решетку – хорошо сопрягяется с матрицей по плоскостям (100). Размер этой фазы высота 100-150 А, диаметр 100-6000 А, плотность 1011 1/см2. При увеличении времени старения степень тетрагональности увеличивается и образуется стабильная фаза q (CuAl2) полностью некогерентная матрице, плотность выделений 107 – 104 1/см2.
И последняя стадия старения – коагуляция, коалесценция..
В реальных сплавах процесс распада идет не всегда так, в один и тот же момент могут возникнуть разные зоны. Распад начинается сразу с выделения фазы q’ . интенсивнось упрочнения при распаде зависит от величины переменной растворимости в интерметаллидах.
Таблица. – стадии распада пресыщенного твердого раствора в Al-х сплавах
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
