Формирование субструктуры дисперсно-упрочненных никелевых сплавов при механико-термической обработке, страница 8

Зависимость формирования субзеренной структуры от распределения достаточно крупных частиц (более 30 нм) представляется в следующем. Как отмечалось выше, уже в процессе холодной пластической деформации дислокационная структура, образующаяся у частиц, обусловлена их размерами. Частицы малого размера могут преодолеваться путем поперечного скольжения, а при отжиге – путем переползания. Кроме того, около крупных частиц дислокационная структура содержит более богатый набор дислокаций с различными векторами Бюргерса вследствие усложненного характера деформации. Поэтому вблизи таких частиц создаются условия для построения низкоэнергетических дислокационных сеток-субграниц. Дислокации, находящиеся в непосредственной близости от частицы, закрепляются на ее поверхности, о чем говорилось выше. В целом субграница оказывается закреплена на частице. Поскольку одна частица может принимать участие в генерации различных субграниц, то она является узлом, где встречаются несколько субграниц. Очевидно, что местом пересечения трех границ является точка, в которой и должна располагаться частица. Созданные таким образом субграницы являются весьма стабильными при отжиге, поскольку их стыки закреплены и это препятствует миграции субграниц и коалесценции  субзерен по механизму миграции тройной точки.

Рассмотренная картина формирования полигональной субструктуры позволяет предположить, что для получения стабильной субструктуры необходимы высокая способность дислокаций в матрице к поперечному скольжению и переползанию, достаточно однородное распределение частиц тугоплавких окислов по объему. Размер частиц при этом в среднем не должен быть меньше 30 нм.

Последнее условие несколько парадоксально ввиду хорошо известного факта повышения прочности с увеличением дисперсности упрочнителя в различных металлических сплавах, стареющих и получаемых методами порошковой металлургии. В этой связи следует отметить, что здесь речь идет не о закреплении индивидуальных дислокаций, для чего требуется очень высокая дисперсность частиц (размер частиц менее 5 нм при малом расстоянии между ними), а о закреплении более крупных элементов субструктуры – субграниц. Фактором, ограничивающим использование сплавов с более крупными частицами, является эффективное использование упрочнителя, содержащего весьма дефицитные и редкие элементы (торий, гафний, иттрий и т.д.). как известно, использование сплавов, содержащих объемную долю упрочнителя более 3%, затруднительно вследствие их низкой технологической пластичности. При лимитированной объемной доле упрочнителя (2,5-3 об. %) появление частиц крупнее 100 нм нежелательно, так как они забирают значительную долю упрочняющей фазы и тем самым сильно увеличивают расстояние между частицами, что ухудшает структуру и свойства сплава.