Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Физика конденсированного состояния

Диссертационная работа:

Ван Яньцзин. Структура w-фазы как промежуточная конфигурация при полиморфных превращениях в сплавах на основе титана и железа : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 Москва, 2005 138 с. РГБ ОД, 61:05-1/1082

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9

1.1. Особенности полиморфного превращения ОЦК-ГП

в сплавах различных систем 9

1.2. Политопный подход и его применение для
описания сложных структур и полиморфных
превращений 17

Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования 35

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 38

2.1.Создание пространственных моделей кристалли
ческих структур 38

  1. Расчет интенсивности интерференционных линий.. 41

  2. Методика приготовления и обработки образцов 43

ГЛАВА 3 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛИМОРФНЫХ

ПРЕВРАЩЕНИИЙ В ТИТАНЕ И ЕГО
СПЛАВАХ 48

  1. Анализ возможностей политопного подхода при описании полиморфных превращений 48

  2. Модель 49

3.3. Сравнение модели с экспериментом и обсуждение.. 58

Выводы по главе 3 70

ГЛАВА 4 ВОЗМОЖНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ «НЕСО
РАЗМЕРНОЙ со-ФАЗЫ» 72

4.1. Аномалии диффузного рассеяния электронов в
сплавах с ОЦК-структурой 72

4.2. Кластерная модель образования несоразмерной
со-фазы в сплавах Ti-Fe 77

Стр.

4.3.Экспериментальные подтверждения кластерной

модели несоразмерной со-фазы 83

Выводы по главе 4 91

ГЛАВА 5 ГИПОТЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ

МЕТАСТАБИЛЬНОИ ФАЗЫ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ РАСПАДЕ АМОРФНОГО СОСТОЯНИЯ В

СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Fe-Nb-Si-B 93

5.1.Структурные особенности распада аморфного

состояния в сплавах системы Fe-Nb-Si-B 93

5.2.Построение модели гексагональной Н-фазы 94

5.3.Сравнение с экспериментом и обсуждение 121

Выводы по главе 5 124

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 126

ЛИТЕРАТУРА 130

Введение к работе:

Фазовые и структурные превращения определяют возможность управления свойствами металлических материалов при термической обработке, поэтому нет необходимости доказывать важность изучения механизма фазовых превращений, в том числе полиморфных превращений.

В промышленности широко использована группа сплавов, имеющих высокотемпературную фазу с ОЦК решеткой, которая в результате мартенситного превращения при охлаждении переходит в фазы с разной симметрией, но во всех случаях структура низкотемпературной фазы может быть разбита подобно гексагональной плотноупакованной структуре на октаэдрические кластеры, объединенные по граням вдоль одного из направлений. Типичный случай: титан и цирконий с низкотемпературной гексагональной фазой, и все сплавы с эффектом памяти формы.

Однако траектории перемещения атомов при превращениях кристаллических решеток из одного структурного типа в другой до сих пор неизвестны. Этим определяется актуальность настоящей работы, основной целью которой является создание атомарной модели превращения из ОЦК-решетки в ГП-структуру.

Невозможность описания атомных траекторий в рамках обычной кристаллографии связана с тем, что теория пространственных групп, лежащая в основе современной кристаллофафии, оперирует лишь с бесконечными системами точек, а превращения в кристаллических материалах во многих случаях идут по механизму зарождения и роста, когда превращение вначале осуществляется локально с образованием зародыша критического размера, и глобальное превращение происходит путем постепенного увеличения объема зародыша (нескольких зародышей) вплоть до полного захвата новой фазой всего объема макроскопического тела. Единственной попыткой создания кристаллофафической теории, описывающей реконструкцию решетки с одной симметрией в решетку с

5 другой симметрией, является концепция прафазы. Согласно этой концепции для данного превращения одной фазы в другую надо найти структуру реальной или гипотетической фазы, группа симметрии которой содержит в качестве подгрупп симметрии обеих фаз, являющихся партнерами в данном превращении. Тогда переход может быть выполнен непрерывной деформацией любой из фаз. Этот подход появился в связи с теоретическим описанием превращения а<->р в кварце, однако для металлических систем казался долгое время неприемлемым. Дело в том, что в случае перехода между кубической и гексагональной фазами такого соотношения найти не удается: гексагональная и кубическая решетки общих подгрупп симметрии не имеют, а превращение реализуется в титане, цирконии, кобальте и их сплавах.

Выход из этой ситуации был найден недавно на пути использования достижений алгебраической геометрии в ее приложениях к кристаллографическим проблемам. Оказалось, что структуры всех конденсированных фаз (жидких, стеклообразных, кристаллических, квазикристаллических) могут быть выведены из общей для всех них прафазы, в качестве которой выбирается 8-мерная решетка корней Е8, первая координационная сфера которой содержит 240 вершин, принадлежащих двум вставленным друг в друга 4-мерным икосаэдрам (политопам {3,3,5}). Проекции фрагментов этой решетки в 3-мерное пространство вдоль различных элементов ее симметрии позволяет получить структуры всех конденсированных фаз, соответственно и описать и переходы между ними. Такой подход был успешно применен недавно для описания превращения квазикристалл-кристалл и между ГЦК и ОЦК-фазами в железе. Согласно опубликованной для случая железа модели превращение в 3-мерном пространстве описывается как реконструкция координационных полиэдров исходной фазы в координационные полиэдры конечной фазы через некую промежуточную конфигурацию. Для перехода от ОЦК к ГП-структуре структурной модели в литературе не имеется. Кроме того, в титане, цирконии

и сплавах на их основе существует гексагональная со-фаза, роль которой в полиморфном превращении указанных металлов до сих пор не выяснена.

Целью работы являются разработка в рамках упомянутого политопного подхода модели превращения между объемно-центрированной кубической и гексагональной фазами и сопоставление параметров модели с данными для превращений Р <-> а и а<->со в титане и его сплавах.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

объяснить появление со-фазы в сплавах на основе титана на основе политопного подхода;

разработать геометрическую модель атомных перемещения, переводящих объемноцентрированную кубическую структуру в гексагональную плотноупакованную;

' Сопоставить параметры разработанной модели превращения ОЦК—»ГП с экспериментальными данными по ориентационным соотношениям и плоскостям габитуса мартенситного превращения в сплавах на основе титана и циркония;

разработать геометрическую модель для объяснения эффекта несоразмерной со-фазы на электронограммах сплавов на основе титана, циркония и других элементов;

Предложить модель структуры гексагональной со-модификации а-Мп, образующейся при распаде аморфного состояния в системе Fe-Nb-Si-B (магнитномягкие сплавы типа Файнмет).

На защиту выносятся следующие положения:

Структурная модель полиморфного превращения в титане,
цирконии и сплавах на их основе;

Кластерная модель образования несоразмерной со-фазы в сплавах
Ti-Fe после закалки из жидкого состояния;

Модель кристаллической структуры неизвестной гексагональной
фазы, образующейся при распаде аморфного состояния в
нанокристаллических магнитомягих сплавах типа Файнмет (система Fe-Nb-

7 B-Si) и сравнение расчетной интенсивности дифракционных линий с экспериментом.

Научная новизна работы заключена в следующем:

  1. Впервые в рамках политопного подхода построена атомарная модель полиморфного превращения между объемно-центрированной и гексагональной плотноупакованной фазами. Согласно модели превращение происходит через промежуточную конфигурацию, которой является фаза высокого давления титана и циркония (со-фаза), само превращение происходит как преобразование 14-вершинных кластеров исходной фазы в 14-вершинный кластер со-фазы, и затем в 11-вершинный кластер из тетраэдров, совпадающий с фрагментом четырехмерного икосаэдра (политопа {3,3,5}). Икосаэдрический фрагмент затем преобразуется в антикубооктаэдр гексагональной упаковки, завершая превращение. Геометрические параметры модели подтверждены сравнением с экспериментальными данными по ориентационным соотношениям и габитусным плоскостям в титановых и циркониевых сплавах.

  2. Впервые предложена трехмерная геометрическая модель, объясняющая явление т.н. несоразмерной ю-фазы в сплавах, испытывающих превращение из объемно-центрированной кубической в гексагональную структуру или ее искаженные варианты. Согласно модели в указанных сплавах формируется трехмерная пространственная алмазоподобная сетка, образованная стержневыми фрагментами кристаллической структуры со-фазы, пересекающимися по тетраэдрическим кластерам у-латуни. Модель количественно описывает явление несоразмерной со-фазы в сплавах титан-железо после закалки из жидкого состояния.

  3. На основе предложенной модели перехода от объемно-центрированной кубической структуры к гексагональной структуре расшифрована структура неизвестной гексагональной фазы, образующейся на определенных стадиях распада аморфного состояния в магнитномягких нанокристаллических сплавах системы Fe-Nb-Si-B. Модель представлена в

8 координационных полиэдрах и может рассматриваться как гексагональная оз-модификация объемно-центрированной кубической структуры а-Мп.

Практическая значимость работы заключается в разработке структурных моделей полиморфных превращений, а также превращений при распаде твердых растворов и аморфного состояния в технически важных сплавах, уже применяющихся в промышленности. Полученные данные являются составной частью научных основ легирования и термической обработки технически важных сплавов.

Подобные работы
Ван Яньцзин
Структура o-фазы как промежуточная конфигурация при полиморфных превращениях в сплавах на основе титана и железа
Ван Яньцзин
Структура Z-фазы как промежуточная конфигурация при полиморфных превращениях в сплавах на основе титана и железа
Пачин Иван Михайлович
Деформация и акустическая эмиссия при термоупругих мартенситных превращениях в сплавах на основе никелида титана
Кунцевич Татьяна Эдуардовна
Закономерности формирования микроструктуры, фазовых превращений и свойств быстрозакаленных из расплава сплавах на основе никелида титана с эффектами памяти формы
Моисеев Александр Николаевич
Полиморфное гамма-альфа превращение в сплавах на основе железа
Гущина Наталья Викторовна
Исследование закономерностей фазовых и структурных превращений в сплавах на основе алюминия при облучении ионами средних энергий
Антошина Ирина Александровна
Структурные превращения в аморфных сплавах на основе кобальта и железа, индуцированные ионным облучением
Степанова Наталья Николаевна
Фазовые превращения в тройных интерметаллидах на основе Ni3Al и жаропрочных никелевых сплавах и структура в монокристаллическом состоянии
Саврасов Константин Викторович
Анизотропия магнитной восприимчивости и текстура пластически деформированных сплавов на основе титана и циркония
Чекалкин Тимофей Леонидович
Исследование знакопеременной деформации, внутреннего трения и демпфирующих свойств сплавов на основе никелида титана

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net