Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Билет №18






Вопрос№1 .Первичная рекристаллизация: сущность, движущая сила.

Первичная рекристаллизации представляет собой процесс, при котором в твердом теле, подвергнутом пластической деформации, при термической обработке происходит образование центров кристаллизации и последующий рост кристаллов, свободных от искажений, за счет кристаллов, искаженный при пластической деформации.

Первичная рекристаллизация проявляется в равномерном росте свободных от искажений кристаллов, при котором их первичное распределение по относительным размерам практически не меняется.

Первичная рекрист происх при наличии деформаций (искажений) за счет различных видов обработки. Заключается в том, что вместо искаженных вырастают свободные от искажений крист. Движ сила: избыток свободной энергии. Поэтому движущей силой процесса первичной рекристаллизации является уменьшение термодинамического потенциала системы за счет снятия искажений и напряжений, вызванных пластической деформацией, и роста неискаженных, менее дефектных и более стабильных кристаллов, обладающих меньшим запасом внутренней энергии.

Микроструктура не менятеся. Просто вместо искаженного неискаженный.

Механизм: В любом деформированном кристаллическом теле имеется участки (микрообъемы) с различной степенью искажения решетки, характеризуемой, в частности, величиной плотности дислокаций. Микрообъемы, отличающиеся малой степенью искажения, находящиеся в массе с сильно дефектной, искаженной структурой, являются местами предпочтительного возникновения зародышей новых неискаженных кристаллов. После возникновения таких зародышей и достижения ими критических размеров начинается их рост за счет перехода (диффузии) атомов (ионов) от искаженных микрообъемов к растущему зародышу, в результате чего на месте искаженного кристалла с большой плотностью (скоплением) дислокаций вырастает кристалл более, или менее свободный от искажений, с меньшей плотностью дислокаций и во всяком случае более стабильный, чем исходный кристалл.

Кинетика определяется двумя величинами: скоростью образования зародышей новых кристаллов и скоростью их роста. Движ сила тем больше, чем больше разница в степени искажения в различ точках кристалла.Опред плотностью дислокаций.Дислок↑ -искаж↑. Интенсивность завис от расстояния между микрообъемами с разной.

Условный градиент искажений Δ Н

где Н1 и Н2-степень искажения решетки в 1 и2 точке; L1-2-расстояние межу ними.

где I- интеснивность процесса зародышеобразования нового неискаженного крист; n-число искажений в ед объема; K-конст; «-»уменьшение искажений.

Факторы влияющие: 1)температура.t↑ -скорость рекрист↑ 2)степень деформации. Δ Н пропорц деформации степ искажения↑, скорость первич↑.3)Размер зерен. Чем размер↓ → Δ Н ↓ → скорость первич↑ рост неискажен крист.4)примеси.Могут уменьшить скорость на несколько порядков.Введение примесей тормозит рекрист. Чистые рекрис особенно сильно.

Для силикатных систем не характерен первичная рекрист(второч характерен).Первич характер для материалов, склонных к пастич деформации при мех обработке(Ме).

 

Вопрос№2 динамический и статический методы построения диаграмм.

Сущность динамического метода построения ДС состоит в построении методом термического анализа кривых охлаждения (или нагревания) образцов в координатах температура- время. Если фазовое превращение сопровождается тепловым эффектом (а практически все фазовые превращения сопровождаются изменением энтальпии системы), то это будет фиксироваться на указанных кривых в зависимости от характера равновесия (числа степеней свободы системы) в виде точки перегиба, отвечающей изменению скорости падения или увеличения температуры (моно-или дивариантное равновесие), или в виде горизонтальных площадок, отвечающих сохранению постоянной температуры образца (инвариантное равновесие).

Практически этот метод осуществляется следующим образом (рис.). Для построения, например, диаграммы состояния двухкомпонентной системы А—В термическому анализу подвергаются чистые компоненты А и В и смеси с различным их содержанием (например, составы 1, 2, 3 и т. д.). Для получения кривых охлаждения исследуемые образцы нагревают в печи до полного расплавления, выдерживают при этой температуре для гомогенизации расплава и затем охлаждают, фиксируя температуру образцов. На кривых (А и В) охлаждения чистых компонентов при температурах ТА и Тв появятся горизонтальные площадки, т. е. зафиксируется остановка в падении температуры, соответствующая температуре кристаллизации соответствующего компонента, которая для индивидуальных химических соединений происходит при постоянной температуре (постоянная температура образца при охлаждении поддерживается за счет выделения скрытой теплоты кристаллизации). Такая же остановка на всех кривых охлаждения смесей компонентов А и В появится при эвтектической температуре Те, которой также соответствует инвариантное состояние системы (кривая 2 точно соответствует эвтектическому составу, на кривой охлаждения которого кроме горизонтальной площадки при эвтектической температуре никаких других остановок или перегибов не будет). На кривых охлаждения смесей 1 и 3 при температурах t1 и t3 появится перегиб, т. е. зафиксируется изменение скорости падения температуры, что обусловлено началом кристаллизации компонентов А или В, в ходе которой выделяется теплота кристаллизации. Пересечение горизонталей найденных температур фазовых превращений с вертикалями составов даст точки, принадлежащие кривым ликвидуса. В более сложных системах на кривых охлаждения могут появиться не один, а несколько перегибов или площадок, отвечающих кристаллизации различных твердых фаз или каким-либо другим процессам в системе, кроме плавления или кристаллизации. Эвтектическому составу (2 на рис.) будет соответствовать максимальная по времени остановка температуры, т. е. максимальная длина горизонтальной площадки на кривой охлаждения при эвтектической Т. Откладывая на ДС длины указанных площадок для различных составов в виде перпендикуляров, проведенных к горизонтали эвтектической температуры, можно построить треугольник (cde), высота которого (Ее) определит эвтектический состав.

Этот метод дает искаженные результаты для систем с высокой вязкостью из-за их склонности к переохлаждению. Построение по кривым нагревания дает более достоверные результаты.

Статический метод построения ДС. Принцип метода заключается в фиксации равновесных при данной температуре фаз в системе и последующего определения их состава и содержания в системе. Метод состоит из следующих операций.

Сначала изготовляют смеси компонентов исследуемой системы различного состава. Для лучшей гомогенизации каждую смесь многократно сплавляют или спекают с промежуточным и конечным измельчением в тонкий порошок. Описанная операция называется отжигом. Вторая операция называется закалкой. Образец после выдержки при заданной температуре резко охлаждается. Это достигается сбрасыванием образца из печи в холодную инертную жидкость с хорошей теплопроводностью (например, в воду, ртуть). При резком охлаждении происходит фиксация того состояния, в котором образец находился при температуре выдержки, т. е. кристаллические фазы, если они есть, фиксируются («замораживаются») в таком виде и количестве, в каком они находились при температуре выдержки, а жидкая фаза застывает в стеклообразном состоянии. Третьей операцией является определение состава и содержания фаз в закаленном образце с помощью методов микроскопического, рентгенографического анализов или другими методами.

Каждая смесь подвергается закалке от различных температур. Если, например, в смеси состава 1 (рис.), закаленной от температур t1 и t2, обнаружена только стекловидная фаза, то это означает, что кристаллизация расплава при температуре выдержки еще не началась и эта температура лежит выше температуры ликвидуса. Тогда выдерживают эту же смесь при более низкой температуре, например t4. Если в закаленном при этой температуре образце обнаружено большое содержание кристаллической фазы, значит указанная температура лежит ниже температуры ликвидуса. Повторяя аналогичные определения несколько раз и постепенно сужая интервал между температурами t2 и t4, находят ту температуру (t3), которой соответствует появление в образце первых кристаллов твердой фазы. Эта температура будет соответствовать точке а


кривой ликвидуса. Проделывая то же самое с другими составами (например, 2, 3, 4), находят другие точка кривых ликвидуса (b, с, d и т. д.).

Метод закалки является чрезвычайно трудоемким. Дело осложняется, если в системе при изменении ее параметров имеют место не только процессы плавления и кристаллизации, но и другие процессы, например полиморфные превращения, образование твердых растворов, образование или распад химических соединений и т. д.

Несмотря на это, статический метод является основным и наиболее точным экспериментальным методом построения ДС силикатных систем. Уменьшить трудоемкость метода позволяет использование высокотемпературной микроскопии и высокотемпературного рентгеновского анализа, позволяющих определять состав и содержание фаз в образце непосредственно при высокой температуре.

Особенности эксперим. построения. Построение реальных ДС сводится к определению опытным путем температур фазовых превращений, характера и состава фаз, находящихся в данной системе в равновесии при различных температурах. Эти исследования производятся различными методами химического и физико-химического анализа — термическим, микроскопическим, электронно-микроскопическим, рентгенографическим, электронографическим, локальным рентгеноспектральным и другими методами анализа. Иногда используют также дилатометрические исследования, изучение электросопротивления, твердости и других свойств материалов. Правильность построения ДС на основе экспериментальных данных контролируется правилом фаз и так называемыми принципами непрерывности и соответствия, сформулированными Н. С. Курнаковым, которым диаграмма не должна противоречить. Принцип непрерывности заключается в том, что при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных фаз и системы в целом изменяются также непрерывно, но при условии, что не изменяется фазовый состав системы, т. е. не возникают новые и не исчезают старые фазы. Принцип соответствия заключается в том, что каждой фазе или совокупности фаз системы, находящейся в равновесии, соответствует на диаграмме определенный геометрический образ — точка, линия, область. Наиболее распространенные экспериментальные методы – динамический и статический.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.