18) Как изменяются физические свойства металлов в зависимости от степени деформации.

П ри нагреве до сравнительно низких температур (ниже 0,2-0,3Т_пл) начинается процесс возврата, т.е. повышение структурного совершенства наклепанного металла в результате уменьшения плотности дефектов строения. Далее при нагреве до 0,25-0,3 Т_пл идет стадия полигонизации, франментация кристаллитов на субзерна с малоугловыми границами. Для некоторых металлов (Al, Ti, Mo, W) в процессе возврата и полигонизации происходит заметное понижение прочности и повышение пластичности, при этом жаропрочные свойства повышаются. У Cu, Ni и их сплавов на определенной стадии полигонизации твёрдость, пределы текучести, упругости и выносливости, а также пластичность повышаются, но снижаются неупругие эффекты. При дальнейшем повышении температуры начинается первичная рекристаллизация – образование новых равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла. Образование новых зерен и резкое уменьшение плотности дислокаций приводит к исходным значениям свойств. При рекристаллизации резко снижаются временное сопротивление разрыву и предел текучести, а пластичность возрастает. При дальнейшем нагревании происходит рост одних рекристаллизованных зерен за счет других путем передвижения больше угловых границ так, что зерна с вогнутыми границами «поедают» зерна с выпуклыми границами, это собирательная рекристаллизация. Здесь(t>t₁) наблюдается уменьшение пластичности. Если какие-то из новых зерен имеют предпочтительные условия для роста, то эту стадию рекристаллизации называют вторичной. На этой стадии образование крупного зерна и разнозернистости способствует снижению механических свойств металлов.

19) Основные различия между механизмами спинодального распада и распада твердого раствора путем образования и роста зародышей новой фазы.

При условиях близких к равновесным, т.е. при очень медленном охлаждении, интенсивность диффузии велика, и в каждый момент времени составы фаз достигают равновесных значений. При неравновесных условиях выделения второй фазы происходят путем образования и роста зародышей на наиболее энергетически выгодных местах (границах зерен). При распаде с образованием зародышей, неизбежно растет свободная энергия на начальном этапе, из-за образования новой поверхности. Второй путь распада - спинодальный распад, когда расслоение твердого раствора происходит путем возникновения и развития концентрационных неоднородностей, как правило периодического профиля, без образования зародыша новой фазы, а следовательно без увеличения свободной энергии на начальном этапе.

Распад с образованием зародышей разделяют на 2: непрерывный и прерывистый. При непрерывном с исходном твёрдом растворе образуются и растут отдельные выделения новой фазы, матрица обедняется одним из компонентов и в ней создается градиент концентраций. Кристаллы новой фазы будут расти за счет обычной нисходящей диффузии (показано стрелками на рис ), пока не установится равновесная концентрация с1.

Скорость роста контролируется коэффициентом объемной диффузии в матрице. При прерывистом распаде в зернах исходного перенасыщенного раствора α₀ зарождаются и растут ячейки (колонии) двухфазной смеси α₁ и β. Причем у α₁ также решетка как у α₀. Получается пластинчатая структура. Процесс контролируется диффузионным распределением компонентов между пластинами вдоль межфазной границы, т.к. пластины тонкие скорость высокая при низкой температуре.

Спинодальный распад наблюдается когда все 3 фазы (с исходной) характеризуются изоморфным строением (близкие параметры решеток, одинак типы).

Диаграмма с линией расслоение MKN и спинодалью RKV.

Ниже энергии Гиббса при разных Т. При Т₁ и Т₂ еще устойчив однофазный тв раствор. При Т₃ энергия смеси G₂ меньше чем раствора G₁. В точках перегиба S₁ и S₂ вторая производная G равна нулю, а между ними меньше нуля. Именно в этом интервале сплавов малейшее расслоение приводит к уменьшению энергии Гиббса. Расслоение сплава С₀ на Ср и Сq снижает энергию Гиббса до G₃. Таким образом для сплавов лежащих по составу между S1и S2 (спинодальные точки) распад происходит путем постепенного увеличения концентрации расслоения, начиная с близких к С₀ (Ср и Cq) до равновесных.

На практике такой распад выглядит как образование флуктуационных волн концентраций. При спинодальном распаде восходящая диффузия, для понижения свободной энергии до G2.