Введение к работе
Актуальность темы. Диффузия и другие процессы массопереноса роисходят в физических системах в самых разнообразных условиях, [ереоценить роль указанных процессов в науке и технике практически евозможно. Перенос массы определяет формирование и стабильность груктуры и фазового состава, создающих комплекс физико-имических, механических и иных свойств твердых тел. Процессы мас-опереноса, в том числе его частный случай - диффузия, необратимы и :огут происходить как в равновесных, так и в неравновесных условиях, [о если диффузия (массоперенос в стационарных условиях) исследована остаточно хорошо, то массоперенос, инициированный внешними воз-ействиями, является сравнительно новой, недостаточно исследованной роблемой. Трудность исследования процессов массопереноса в услови-х далеких от равновесия определяется сложностью постановки экспе-иментов, неоднозначностью трактовки их результатов и неразработан-остью теории взаимодействия дефектов структуры в областях импуль-яых напряжений. Это вызвано тем, что массоперенос в существенно еравновесных условиях представляет собой результат одновременного ействия нескольких процессов различной физической природы, вклю-ающих изменение структурного состояния кристалла, образование и елаксацию различных дефектов кристаллической решетки, возникно-ение напряжений и другие эффекты.
Поэтому, исследование процессов массопереноса в металлах в усло-иях различных видов внешних импульсных воздействий представляется ктуальным как с научной точки зрения, так и в прикладном плане.
Целью настоящей работы является изучение на примере ОЦК и ЦК металлов (железа некоторых его сплавов, меди и титана) влияния гмпературы, исходного структурного состояния металла и природы иффундирующего атома на массоперенос и общие закономерности ассопереноса в условиях различных видов импульсного воздействия.
В соответствии с поставленной целью в работе решены следую-[ие задачи:
-
Экспериментально исследованы особенности массопереноса s3Ni в :елезе, некоторых его сплавах, меди и титане в условиях упругой дефо-мации, импульсного механического и взрывного нагружений при раз-ичных температурах.
-
Исследовано влияние различного исходного структурного состоя-ия и природы диффундирующего атома на массоперенос в указанных еталлах и дано объяснение полученным закономерностям. (Р(\ м
-
Рассмотрены источники точечных дефектов и предложен недислокационный механизм образования межузельных атомов в условиях импульсных воздействий.
-
Проведено аналитическое исследование формы концентрационных профилей, полученных в результате массопереноса в широком диапазоне энергии импульсного воздействия.
-
Проанализирована возможность реализации различных механизмов в процессе массопереноса и предложен критерий оценки их вклада.
Научная новизна работы состоит в том, что:
экспериментально обнаружено ускорение диффузии в железе, меди и титане в условиях многократного импульсного воздействия упругими волнами.
изучены особенности фазообразования в железе при насыщении углеродом в этих условиях.
на основе экспериментальных данных определена энергия миграции атомов при различных видах импульсных нагружений.
развиты представления о механизмах образования точечных дефектов в металлах в условиях импульсных нагружений.
предложен критерий оценки вклада различных механизмов в процесс массопереноса.
Практическая ценность работы: Полученные экспериментальные и теоретические результаты свидетельствуют о существенном ускорении процессов переноса и изменении фазового состава в металлах и сплавах в условиях различных видов импульсных воздействий. Это дает возможность разработать методы управления и существенного ускорения процессов, используемых в технологии механико-химико-термической обработки металлов, лимитированных подвижностью атомов в твердой фазе а также получения материалов с новыми эксплуатационными свойствами.
Положения, выносимые на защиту.
-
Воздействие импульса энергии от 2 10* до 2 103 Дж в диапазоне температур 77 н- 300 К приводит к формированию зоны массопереноса в обрабатываемом металле протяженностью 10-30 мкм.
-
Увеличение микронапряжений в исходном состоянии приводит к уменьшению глубины зоны массопереноса в железе и меди в диапазоне энергий нагружения 2 -102 4- 2-Ю3 Дж, что связано с тормозящим влиянием на процессы массопереноса дислокаций, существующих в исходном состоянии.
-
Энергия миграции атомов никеля в меди и железе при импульсном нагружений с энергией 2 102 -г- 2 103 Дж составляет менее 0,05 эВ.
Апробация работы:
Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены та:
-
Конференции "Роль диффузии в образовании неразъемных соединении", Киев, 1992 г.
-
III Черкасском семинаре стран содружества "Актуальные вопросы одиффузии, фазовых и структурных превращений в сплавах", Сокирне, Черкасская обл., Украина, 1995 г.
-
Симпозиум "Синергетика - 96" III, Москва, ИМет РАН, 1996 г.
-
Международный конгресс "Машиностроительные технологии' 97" Болгария, София, 1997 г.
Публикации: по материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из 4 глав, заключения и списка цитированной литературы. Она содержит 116 страницы машинописного текста, 42 рисунка, 7 таблиц и список литературы из 105 наименований.
