Введение к работе
Актуальность работы. Быстро развивающаяся новая техника предъявляет к металлическим материалам все новые и новые требования. Актуальным становится в наше время развитие теории металлов, которая должна объяснять наблюдаемые и предоказывать новые явления в области физики металлов, способствовать решению задачи получения материалов с требуемыми свойствами. Решение этой сложной и многогранной проблемы во многом зависит от понимания процессов, происходящих в реальных кристаллах. Данные о наличии разного рода дефектов помогают понять различные явления, оказывающие большое влияние на прочность, пластичность, физические свойства, на процессы структурных изменений в металлических материалах.
В последние несколько десятилетий все большее применение в технике находят сплавы в упорядоченном состоянии. Их свойства зависят как от типа кристаллической структуры, так и от системы существующих в них дефектов. В упорядоченных сплавах возможен особый тип дефектов - сверхструктурный. Пленарные сверхструктурные дефекты (ПСД) сопутствуют процессам упрочнения, пластической деформации. Именно с процессом пластической деформации связано образование плоского дефекта, присущего только упорядоченным сплавам - антифазной границы (АФГ). Кроме того, ПСД являются важным элементом, определяющим разнообразные дислокационные превращения.
Дефекты в сплавах на основе сверхструктур с гексагональной плотной упаковкой (ПТУ) в результате сильной анизотропии структуры обладают рядом особенностей по сравнению с металлами на основе ГЦК и ОЦК решеток. Поэтому для решения проблемы систематики дефектов в сверхструктурах на основе ГПУ и их влияния на физико-механические свойства конкретных сплавов данная работа представляется актуальной.
Целью работы является разработка общего подхода к систематике и анализу пленарных сверхструктурных дефектов в упорядоченных сплавах на основе ГПУ, исследованию энергетики ПСД и изучению их влияния на свойства сплавов сверхструктуры D019- Для этого необходимо решение следующих задач: 1.Разработать методику классификации ПСД в произвольных
упорядочонных сплавах на основе ГПУ. Дать классификацию ПОД для
CBepXCTpyKTyp DOlg И D024.
2.Получить общую формулу энергии планарного сверхструктурного
дефекта для многокомпонентных ГПУ кристаллов в модели твердых
сфер.
3.Оценить ориентационную анизотропию энергии границ различных
типов и их комплексов для сплавов сверхструктуры DOig.
Научная новизна. На базе решения ряда кристаллогеометричес-ких задач, таких как: дополнение нерешетчатой упаковки узлами, но занятыми атомами, до решетки, установление связи между различными способами описания ячойки периодичности кристалла и ряда других, проведена систематика ПОД в' произвольном упорядоченном сплаве на основе ГПУ.
Используя аппарат е-рядов и квадратичных форм решеток, впервые предложена методика получения аналитического выражения энергии ПОД в сплавах на основе ГПУ в модели твердых сфер без ограничения на число координационных сфер, учитываемых во взаимодействии атомов.
Проведено феноменологическое описание спектра энергий образования АФГ консервативного и ^консервативного типов применительно к сверхструктуре во19, позволившее дать прогноз возможных дислокационных реакций. Выполнены оценки эффективных высот образования трубок АФГ.
Практическая ценность работы. Представленная в настоящей работе методика систематики и анализа ПОД может быть применена к исследованию широкого класса нерешетчатых сверхструктур, включая ГПУ-кристаллн. Предложенный алгоритм нахождения аналитического выражения анеріщй образования ПСД позволяет расширить возможности феноменологического описания пластической деформации сплавов. Полученные результаты распределения энергий АФГ в сверхструктуре D019 могут использоваться для анализа экспериментальных данных, для выяснения влияния различных факторов на ориентационную анизотропию АФГ и дефектов упаковки, для предсказания возможного спектра дислокационных реакций расщепления, что в совокупности позволяет решать задачу предсказания свойств упорядоченных сплавов.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Обобщение процедуры анализа пленарных сверхструктурных дефектов, разработанной ранее для сплавов с решетчатой упаковкой ато-
мов, на случай сплавов с нерешетчатой упаковкой, например, для сплавов на основе ГПУ.
-
Классификация всех возможных планарных сверхструктурных дефектов в сверхструктурах го19 и во2..
-
Применение аппарата 6-рядов к проблеме описания энергетики планарных дефектов, позволившее в модели твердых сфер получить аналитическое выражение энергии произвольного ПСД для ГПУ кристаллов.
4.Феноменологическое описание ориентационной зависимости энергии антифазных границ сдвигового и термического типа, трубок АФГ в сверхструктуре Ш1у.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на I, II Международных семинарах "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах" (Барнаул, 1992, 1994). на II Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994), на I Международной конференции "Актуальные проблемы прочности" (Новгород, 1994), на XV Европейском кристаллографическом семинаре (Дрезден, Германия, 1994), на Международной конференции Spring Meeting'94, MRS (USA, San Fran-oicoo, ca, 1994), на xlv Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ.
Структура и объом диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключений, изложенных на 185 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 5 таблиц, 6 приложений, список литературы из 143 наименований.