Лабораторная работа 4 металлография ферритов

1. Цель работы

Ознакомить с процессами, ответственными за формирование микроструктуры ферритов. Научить методам определения количественных характеристик микроструктуры.

2. Теоретическое введение

Формирование микроструктуры ферритов при спекании определяется процессами рекристаллизации.

Рекристаллизация – это процесс повышения структурного совершенства и уменьшения свободной энергии, совершающийся путём возникновения и движения границ с большими углами разориентировки. Сушествуют несколько стадий рекристаллизации: первичная ПР, собирательная СР и вторичная ВР.

При первичной рекристаллизации происходит формирование и рост центров рекристаллизации (зародышей), представляющих собой участки с неискажённой решёткой и отделённых от матрицы границами с большими углами разориентировки (высокоугловыми границами), в ферритах ПР не наблюдается.

Собирательная рекристаллизация начинается с момента взаимного соприкосновения кристаллитов. СР заключается в равномерном росте одних зёрен за счёт других. Движущей силой этого процесса является стремление к уменьшению зёрнограничной энергии, которое осуществляется с помощью миграции границ. Для СР характерен следующий вид кривой распределения зёрен по размерам (Рисунок 1, а).

Поверхности многогранного зерна, если они кривые, будут стремиться перемещаться в направлении центра их кривизны, зёрна с малым числом граней имеют выпуклые поверхности. Большие зёрна, имеющие общую границу с маленькими, будут стремиться расти за их счёт. Величина зерна растёт до определённого предела, который определяется включениями, тормозящими движение границ зерён и дислокаций. Размеры зёрен могут существенно превысить размеры исходных частиц (Рисунок 2).

Размер зерна , при котором происходит полное прекращение собирательной рекристаллизации, зависит от доли объёма, занимаемого порами или включениями, и их среднего диаметра:

Задержанные границы могут мигрировать лишь по мере того, как они постепенно уничтожают препятствующие их движению поры. На этом этапе сокращается объём замкнутых пор и их количество. Ферритовые образцы имеют крупнокристаллическую структуру с максимальной плотностью.

Характерным признаком вторичной рекристаллизации является преимущественный рост некоторых зёрен за счёт других (чрезмерный, аномальный, скачкообразный рост зёрен, образование «дуплексной» структуры). Аномальный рост зёрен в ферритах вероятнее всего обусловлен неоднородным распределением и соответственно растворением частиц второй фазы. Поры, тормозящие миграцию границ зерён подобно дисперсным частицам, также можно рассматривать в качестве частиц второй фазы.

Если размеры одного зерна достигают некоторого критического значения, границы могут преодолеть сопротивление пор или включений и возобновить миграцию в сторону основной поликристаллической массы, где рост зерён уже прекратился. Границы крупных зёрен движутся очень быстро, поры оказываются захваченными внутри крупных зёрен. На кривой распределения зёрен по размерам возникает второй максимум (Рисунок 1, б). Это означает конец спекания. Добиться полного спекания можно при непрерывном росте зёрен, когда благодаря высокой скорости спекания время, необходимое для достижения зародившимися зёрнами критического размера, слишком мало для того, чтобы начался чрезмерный рост зёрен в основной массе замедленно растущих зёрен.