Введение к работе
Актуальность темы. Мартенситное превращение (МП) в сплавах железа как процесс самоорганизации, протекающий в неравновесных условиях и управляемый волнами смещений, относится к числу распространенных фазовых превращений в твердых телах. Выявление динамических механизмов, объясняющих особенности протекания !Ш, вскрывающих их физическую природу, можно отнести к разряду фундаментальных проблем физики твердого тела. Достигнутый в последние годы прогресс в описании стадий зарождения и \оста а-мартенсита в сплавах железа на основе синтеза концешдий дислокационного зарождения и волнового роста позволяет .провести физическое моделирование возбужденного состояния растущего мартенситного кристалла (МК). Следует подчеркнуть, что процесс зарождения мартенсита относится к наименее исследованной как в теоретическом, так и в экспериментальном отношениях стадии мартенситного превращения. Это и определяет, в первую очередь, актуальность проведения экспериментов, позволяющих получать информацию о начальном этапе превращения.
Целью работы является физическое моделирование начального возбужденного состояния решетки, по крайней мере, качественно подобного состоянию, возникающему на стадии зарождения МК в упругом поле дислокации, и воспроизводимому на стадии роста в межфазной области. Решение данной задачи потребовало:
1. создания установки для зондирования процесса зарождения а-мартенсита на основе твердотельного АИГ:Ш-лазера, с формой следа воздействия на поверхности монокристалла, приближающейся к линейной;
2. экспериментальной проверки предсказаний теории гетероген
ного зарождения и согласованного волнового роста МК путем запуска
роста МК импульсным лазерным излучением при специальной
ориентировке следа воздействия относительно кристаллографических
осей аустенита;
3. интерпретации наблюдаемых результатов эксперимента при
разных режимах генерации импульсов пороговой деформации.
Научная новизна. Впервые получены и выносятся на защиту следующие основные результаты:
-
создана экспериментальная установка на основе твердотель-твердотельного АИГ:Ш-лазера для зондирования запуска роста МК;
-
экспериментально подтверждены выводы теории о гетерогенном зарождении и волновом росте МК, инициированном импульсным воздействием лазерного излучения на поверхность (001)у монокристалла аустенита со специальной формой следа воздействия;
3*. на основе экспериментальных данных для монокристаллов сплава Fe-31,5%N1 установлено качественное соответствие с выводами теории, относящимися к кристаллографической ориентации главной оси зародыша 3, форме зародыша а-фазы (близкой к вытянутому вдоль 3 прямоугольному параллелепипеду), характеру возбужденного состояния (колебания в противофазе противолежащих граней параллелепипеда) и времени жизни возбужденного состояния зародыша а-мартенсита.
Научная и практическая ценность работы. Проведенные эксперименты на монокристаллах їе-Nl сплава впервые продемонстрировали возможность осуществления запуска роста МК импульсным лазерным излучением. Предложенная методика запуска МП в сплавах железа может быть распространена на мартенситные превращения других типов, включая сплавы, обладающие эффектом памяти формы. Данные экспери-
ментов могут бить взяты за основу при создании новых технологии лазерной обработки металлов.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XXIV и XXV Всесоюзных семинарах "Актуальные проблемы прочности" (Рубезк-ное, 1990; Старая Русса, 1991), Всесоюзном совещании "Моделнрова-ание физико-химических систем и технологически:-: процессов" (Новокузнецк, 1991), I Всесоюзном семинаре "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий" (Обнинск, 1991), II Всесоюзном симпозиуме по перспективным металлическим материалам (Москва 1991), Всесоюзной конференции по мар-тенситным превращениям в твердом теле (Косов, 1991).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 12 работах.
Структура диссертации. Диссертация'состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на страницах машинописного текста, включая 9 рисунков, 1 таблицу и список литературы, содержащий 80 наименований.
В первой главе проводится анализ информации о ч-а. мартенсит-ном превращении (МП) в сплавах железа, существенной для постановки задачи исследования, обосновывается методика осуществления управляемого запуска роста мартенситного кристалла.
Во второй главе описывается экспериментальная установка и методика эксперимента. В ной обсуждаются методы получения сверхкороткого лазерного излучения, способы формирования одиночного пико-секундного импульса, приводится оптическая схема установки и методика проведения эксперимента.
Третья глава посвящена обсуждению экспериментальных результа-
тов по инициированному запуску МП одиночным лазерним импульсом. Отмечается экспериментально установленная высокая избирательность процесса стимулированного запуска у-а МП импульсом пикосекундного лазера к кристаллографической ориентации следа лазерного воздействия, согласующаяся с выводами теории (дислокационного зарождения и волнового роста МК) об ориентации зародыша отдельной мартенситной пластины.