Исследование состояния кристаллической решетки вблизи плоских дефектов в сплавах со сверхструктурой DO3 Романенко, Вероника Викторовна

Введение к работе

Актуальность темы. Из многообразия существующих материалов в отдельную группу можно выделить упорядоченные сплавы. Они обладают рядом оригинальных физико - механических свойств: эффект памяти формы, аномалии температурной зависимости предела текучести, особенности электрофизических и магнитных свойств и так далее. Перечисленные свойства дают возможность для широкого использования упорядоченных сплавов в новых областях техники. Физико - механические свойства кристаллических материалов во многом зависят от наличия в них иерархии различных типов дефектов и их взаимодействий друг с другом. Кроме того, в результате атомного упорядочения происходит изменение механических, электрических, магнитных, тепловых свойств материалов. Поэтому изучение энергетики дефектных структур, картин атомных смещений вблизи дефектов представляется важным. В настоящее время применение методов компьютерного моделирования позволило выполнить наиболее полное исследование криствллогеометрических особенностей и энергетического спектра энергий образования дефектов в серии сплавов сверхструктур В2, Ы_г, Ll_t (Старостенков Ы.Д., Демьянов Б.Ф., Горлов Н.В., Баранов М.А., Бакалдин А.В.). Работы данного цикла позволили дать определенные представления относительно атомной конфигурации планарных дефектов, допустимости применения концептуальных теорий в областях решетки, в которых существует дефект, прогнозировать новые реакции дислокационных превращений. Однако, каждая сверхструктура обладает определенным набором особенностей, реализуемых на микроскопическом атомном уровне. Поэтому для решения проблемы систематики дефектов в сверхструктурах и их влияния на физико -механические свойства конкретных сплавов данная работа представляется актуальнной. Настоящая работа посвящена изучению свойств планарных дефектов в вакной для практических целей .сверхструктуре DO, состава А₃В, базирующейся на ОЦК - решетке.

Целью работы. является исследование структурных и энергетических особенностей антифазннх границ (АФГ), трубок АФГ,

дефектов упаковки и их комплексов для широкого набора плоскостей их сегрегации; изучение микроскопических элементов пластическкой деформации материала путем построения энергетического профиля поверхности сдвига частей Оикристалла вдоль плоскости скольжения {hkl}; выполнение оценок влияния дефектов на возможные фазовые превращения в сверхструктуре D0₃. В качестве объекта исследования выбран модельный сплав Ре₃А1.

Научная новизна. Впервые в рамках модели расширенных твердых сфер получены аналитические выражения для энергий образования различного типа АФТ и комплексов на их основе в сплавах сверхструктуры D0₃ в широком наборе плоскостей залегания, проведена их кристаллогеометрическая систематика на три семейства плоскостей {hkl}. Применительно к сверхструктуре Ш₃ (сплав їе₃Аі) разработана процедура определения параметров потенциалов парного межатомного взаимодействия и их апробации по известным из эксперимента данным. В результате машинного моделирования получены картины атомных смещений вблизи сдвиговых и термических АФГ, их комплексов и ДУ, на основе которых проведена классификация плоских дефектов в сплавах сверхструктуры D0₃ по липам атомных смещений вблизи та. Рассчитан спектр энергий образования дефектов в сплаве Fe₃Al, позволивший дать прогноз дислокационным реакциям и превращениям различных дефектов при термоактивации, таких как переход сдвиговой АФГ (консервативной) в термическую (неконсерва.тивную), структурного ДУ в комплексный, включающий термическую АФГ. Выполнены оценки эффективных высот .образования трубок АФГ; выявлена роль плоских дефектов в возмсжных фазовых превращениях типа D0₃-» В2. Построены 7-поверхности для сплавов стехиомвтрического состава сверхструктур В2 и D0₃ в следующих плоскостях скольжения {ПО}, {211}, {321}. По результатам анализа профиля 7-поверхности впервые выявлены три типа комплексных ДУ (КДУ), состоящих из сверхструктурного ДУ (СДУ) и сдвиговых.антифазных границ (САФГ), переходящих из САФГІ в САФГ2. Показаны границы применимости континуальных моделей вблизии зоны плоского дефекта.

Практическая значимость работы. Предсказанные в работе возможные реакции взаимопревращений плоских дефектов могут найти применение в задачах" термоактивируемого упрочнения материалов свврхструктуры Ш₃. Полученная качественная картина распределения атомов вблизи различных планарных дефектов может найти применение при экспериментальном наблюдении таких дефектов.Полученные результаты могут найти применение при решении проблемы получения материалов с заранее заданными свойствами.

Защищаемые положения диссертации.

1. Феноменологический метод описания плоских дефектов .в сверхструктуре.

2. Методика построения параметров потенциалов, описывающих различные связи компонент в сплаве Fe₃AI.

2. Классификация плоских дефектов по результатам их компьютерного моделирования по энергетическому и*, кристаллогеометрическому принципам.

4. Возможность изучения атомных механизмов пластической
дефорьїзіїии в сплаве посредством исследования энергетического
профиля 7-поверхности.

5. Возмокность предсказания дислокационных реакций по спектру
энергии образования планарных дефектов в сплавах свврхструктуры

^юз-

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены

и обсуадены:

на межвузовской научной конференции "Физика твердого тела" (Барнаул, 1990).

на 31 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов и процессов в металлах (Сумы ,1990),

на 32 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов .в металлах и других материалах" (Минск, 1991),

на 33 Всесоюзном семинаре "Моделирование на ЭВМ дефектов в металлах и других материалах" (Караганда, 1991),

на XIII Европейском кристаллографическом семинаре -слюолиаа, Триест, .-1991),

-' на -XIII-- .Международной -конференции по фйз^с . прочности и

пластичности металлов и сплавов (Самара, 1992),

на I Международном семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах". (Барнаул, 1992)",

на Materials Week '93 ТЫС. (США. Питсбург, Пенсильвания, IS93.),

- на 34 Международном семинаре по моделированию (Тольятти, 1993),

- на VI Международном семинаре "Структура дислокаций и
механические свойства металлов и сплавов (Екатеринбург, 1993),

на II Международной Научно-Технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994),

на II Международном семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах". (Барнаул, 1994),

на I Международной конференции "Актуальные проблемы прочности". (Новгород, 1994).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаь и заключения, изложенных на 206 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка, II таблиц, список литературы из 163 наименований.