CC BY
20
іьшим зна-гаты моде-
ІИСИМОСТЬЮ
слирования
ИМОСТЬ £°ПФ
ПФ усили-•льким тре-інчина £°ПФ . Такой же циклов под Этот спо-ьзуется для
влияние на х накопле-шала. Оче-»хлаждении жений и не ыстрой ре-что в рас-ічина ОПФ ія и полно-40 МПа. бразца, то )ация реак-процесса
N
чных термо-100 (1) и
а, МПа ітного знака
Рис. 4. Генерация реактивных напряжений образцом, в котором сформирован эффект ОПФ.
Рис. 5. Зависимость реактивных напряжений от єопФ, генерируемых при нагреве (пунктирные кривые) и охлаждении (сплошные кривые) модельного материала в защемленном состоянии при Ру = 13(1, 3), /гз = 8 МПа (2, 4).
приведена на рис. 4. Отметим немонотонный характер изменения реактивного напряжения с изменением температуры. На рис. 5 приведена расчетная зависимость максимального значения реактивного напряжения от величины е опФ. Наблюдается примерно линейный рост ор от е 0ПФ.
Таким образом, результаты моделирования ОПФ позволяют сделать выводы о правильности представлений об ОПФ как совокупности эффектов пластичности превращения за счет ориентированных внутренних напряжений и эффекта памяти формы в частично стесненных условиях, о работоспособности предложенной модели, правильно описывающей основные закономерности эффекта ОПФ мартенситного типа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хачин В.Н.. Пушин В.Г.. Кондратьев В.В. Никелид титана: Струхтура и свойства. М.: Наука, 1992. 160 с.
2. Беляев С.П.. Волков А.Е.. Евард М.Е. Моделирование микро-пластических явлений в сплавах с памятью формы типа нике-лида титана // Вестн. ТГУ. Сер. Естеств. и технич. науки. Тамбов. 1998. Т. 3. Вып. 3. С. 306-309.
3. Knowles К.М.. Smith D.A. II Acta metall. 1981. V. 29. P. 101-110.
4. Лихачев В.А.. Кузьмин С., Кименцева З.П. Эффект памяти фор-
мы. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1987. 216 с.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 97-01-00823.
УДК 539.22:548.771:669.017.1
ВКЛАД АФГ В ПОНИЖЕНИЕ ПАРАМЕТРА ДАЛЬНЕГО ПОРЯДКА ДЕФОРМИРОВАННЫХ УПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ
© С.В. Старенченко, В.А. Старенченко
Россия, Томск, Томский государственный архитектурно-строительный университет
Starenchenko S.V., Starenchenko V.A. The contribution of apb to lowering of the long range order of the deformed alloys. In this work it was made an estimate of the APB contribution to lowering of the long range order. It is determined that the observed long range order depends on the antiphase domain sizes if APB extends to some planes. The large thickness of the APB gives a large lowering of the long range order parameter. It is calculated the possible decreasing of the long range order parameter with the regard to experimental values of APD sizes in AujCu and CujPt. The experimental and calculated long range order parameters are compared.
Влияние пластической деформации на переход порядок-беспорядок недостаточно изучено, хотя упоминания о нарушении дальнего порядка (ДП) в упорядоченных сплавах при их деформации появлялись неоднократно [1]. В основном, выводы делались косвенно на основании измерения электросопротивления деформированных материалов [1] и изучения особенностей пластической деформации [2]. В последние годы появилась информация об исчезновении упорядоченного состояния при измельчении сплавов в шаровых мельницах [3, 4].
Методами рентгеновской дифрактометрии в наших работах получены сведения о структурных параметрах деформированных холодной прокаткой образцов сплавов, имеющих сверхструктуру
Ы 2 - АизСи [5], СизР1 [6], ЬПзРе [7], Ы1зА1 [8], сверхструктуру Ыг(М) - СизР<3 [9] и ЬЬ(ММ) - Аи^п [10]. Механическое воздействие на сплав проявляется в накоплении дефектов кристаллической структуры. При этом происходит измельчение областей когерентного рассеяния, изменение доменной структуры материала, когда наряду с термическими антифаз-ными границами (АФГ) появляются деформационные АФГ. Следствием этого оказывается неоднородное измельчение антифазных доменов (АФД) [5, 6]. Параллельно с уменьшением средних величин АФД - </)> происходит понижение экспериментально измеряемого параметра дальнего порядка (ПДП) вплоть до г) = 0. Таким образом, пластическая деформация вызывает деформационный фазо-
вый переход порядок-беспорядок. Ряд предполагаемых механизмов, вызывающих это превращение, связан с генерацией, движением и диссоциацией сверхдислокаций, появлением одиночных дислокаций [11], что приводит к увеличению площади АФГ и измельчению доменов. Некоторые авторы считают, что появление дополнительных АФГ является основной причиной разупорядочения материала при деформации [1].
Оценим вклад АФГ в измеряемое рентгеновским методом значение ПДП - п- Известно, что АФГ не является идеальной, охватывающей одну плоскость, в которой осуществляется сдвиг. Теоретические расчеты [12] и экспериментальные результаты [13] показывают, что АФГ релаксирована на несколько плоскостей и при повышенных температурах перед Тк ее толщина может достигать нескольких параметров решетки. ПДП в области АФГ отличается от его значения внутри домена. Характер изменения может описываться разными функциями. Будем считать, что АФД представляют одинаковые кубы с размером ребра D = па, где а - параметр решетки, п - число элементарных ячеек вдоль ребра, а толщина АФГ d = 28а, где 28 - число элементарных ячеек, охваченных АФГ в направлении, перпендикулярном плоскости ее залегания. Интенсивность рентгеновских рефлексов, по которым рассчитывают ПДП Цпабя, пропорциональна объемной доле упорядоченной фазы с и г|*- Полагая, что среднее значение ПДП на АФГ равно кц, рассчитаем связь между наблюдаемым значением г\наб.1 и л внутри домена в зависимости от размера домена и толщины АФГ. Простые рассуждения приводят к выражению
Циабл= Л { [л3 + *2(зл28+Зл82 +83|/(л + 8)3} 2,
откуда видно, что нерелаксированная АФГ -8 = 0 не изменяет наблюдаемый ПДП, его значение соответствует ДП внутри домена Лн»бл = Л- Если АФГ
Рис. 1. Зависимости Любл от размеров АФД. (I): ц = 1,
5 = 0,5 - 1, 5 = 2 - 2, 6 * 5 - 3. (II): л = 0,8, 6 = 0,5 - 1, 6 = 2 - 2,
6 = 5-3. (III): л = 0,6, 6 = 0,5 -1, S = 2 - 2,6 = 5 - 3.
имеет конечную толщину и ДП на ней полностью отсутствует - к = 0, тогда выражение для т|н1бл принимает вид: г|2н*бл = П - с')у\2, где с' - объемная доля упорядоченной фазы, занимаемая АФГ. На рис. 1 представлены рассчитанные кривые наблюдаемого ПДП в сплаве с АФГ в зависимости от п для к = 0,5. При п > 80 (D « 20 ... 30 нм) АФГ не изменяют r|Ht&1. При 30 ^ п < 80 (D » 9 ... 12-20 ... 30 нм) понижение
Рис. 2. Зависимости Лкабл от толщины АФГ. (I): т| = 1, п = 50 - I, п = 25 - 2, п = 15 - 3, п = 10 - 4. (II): ц = 0,8, п = 25 - I, п = 15 - 2, п = 10 - 3. (III): ц = 0,6, п = 10 - 1, п = 15-2.
Д. нм
Рис. 3. Зависимости от степени деформации е: а) размеров АФД, [6]; б) степени дальнего порядка Лкабл (эксперимент) - 1, Лн»бл (расчет) с учетом размера АФД и толщины АФГ ц = 0,8, 6 = 2 - 2, л = 0,8. 6 = 5 - 3, л = 0,6, 8 = 2-4, Л = 0,6, 5 = 5 - 5 в сплаве СиэРг
г|н1бл лежит в пределах точности измерения г|, а при п < 30 (D < 9 ... 12 нм) понижение г\„авя существенно превышает точность измерения ту Чем более совершенный ДП в антифазном домене, тем более выражено понижение г)набл. На рис. 2 представлена зависимость г|набл от толщины АФГ для различных исходных состояний ДП и размеров АФД в упорядоченном сплаве. Релаксированная граница, толщина которой охватывает хотя бы 9 плоскостей (d = 28а), дает заметный вклад в понижение ПДП.
Ясно, что Т1набл зависит от степени упорядоченности, размеров доменов, структуры АФГ сплава. В мелкодоменном сплаве с релаксированными АФГ даже при совершенном ДП г\,шчл внутри домена существенно снижено.
Используя оценки влияния размера АФД на Пнабл и экспериментально измеренные размеры АФД (рис. За, 4а), рассчитаем вклад АФГ, генерируемых при деформации сплавов, в наблюдаемое при деформации сплавов АизСи и CmPt понижение пн»бл [5, 6]. Будем считать: 1) ПДП г| внутри домена неизменным и равным его значению в хорошо упорядоченном состоянии; 2) зависимость г| от расстояния до АФГ линейная, то есть г|АФГ = 0,5г|; 3) толщина АФГ охватывает от 2 до 10 элементарных ячеек, то есть размытие АФГ происходит на 5 или 21 атомную плоскость. На рис. 3, 4 представлены зависимости ПДП, обусловленные присутствием АФГ в сплавах АизСи и CujPt. Видно, что размножение АФГ и соответствующее измельчение размеров
Д, нм
Рис. 4. Зависимости от степени деформации е: а) размеров АФД (эксперимент) [5]; б) степени дальнего порядка г|юбл (эксперимент) - 1, Лкабл (расчет) с учетом размера АФГ и толщины АФД г) = 1, 5 = 2 - 2, г| = 1, 5 = 5 - 3, г| = 1, 6 = 5 - 4, л = 0,8, 5 = 2 - 5, л = 0,8, б = 5 - 6, л = 0,6. 6 = 2-7, Л = 0,6,6 = 5-8 в сплаве АизСи.
АФД не приводит к катастрофическому понижению Лнабл и переходу П-Б, происходит лишь уменьшение Пн«бл внутри упорядоченной фазы (рис. 3, 4). Полагая, что в сплавах в процессе деформации одновременно понижается ПДП в объеме материала до минимально возможного значения rj = 0,6 в упорядоченных фазах АизСи[14] и CmPt [15], получили кривые (рис. 3, 4). Полученные оценки показывают, что генерация АФГ не может быть единственным фактором, обусловливающим деформационный фазовый переход порядок-беспорядок.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кривоглаз М.А.. Смирнов А.А. Теория упорядочивающихся сплавов. М.: Физматгиз, 1958. 388 с.
2. Старенченко В.А.. Абзасв Ю.А.. Старенченко С.В. Влияние температуры на разрушение монокристаллов NijGe // Пластическая деформация сплавов Томск: ТГУ, 1986. С. 210-218.
3. Ермаков А.Е.. Сорокина ТА.. Цурин В.А. и др. Влияние пластической деформации на структурные особенности и магнитные свойства сплава FePt // ФММ. 1979 Т. 48. Вып. 6. С. 1180-1188.
4. Ччсуков Е.П., Баринов В.А., Галахов В.Р. и др. Переход порядок-беспорядок в сплаве FejSi при механическом измельчении II ФММ. 1983. Т. 55. Вып. 2. С. 337-340.
5. Старенченко С.В., Сизоненко Н.Р., Замятина И.П., Старенченко В.А., Козлов Э.В. Влияние деформации на структуру упорядоченного и разупорядоченного сплава, близкого к AujCu // Порошковая металлургия. 1997. № 3/4. С. 33-37.
6. Старенченко С.В., Замятина И.П., Старенченко В.А., Козлов Э.В. Исследование деформационного нарушения дальнего порядка в сплаве Си - 22 ат.% Pt // ФММ. 1998. Т. 85. Вып. 2. С. 122-127.
7. Старенченко С.В.. Замятина И.П., Старенченко В.А Исследование структурного состояния упорядоченного монокристалла NijFe, деформированного прокаткой // Актуальные проблемы прочности. Новгород, 1994. С. 44.
8. Старенченко С.В.. Замятина И.П.. Старенченко В.А. Влияние пластической деформации на состояние дальнего порядка в сплавах со сверхструктурой Lb // Микромеханнзмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений. Тамбов, 1996 С. 202-203.
9. Старенченко С.В., Замятина И.П., Старенченко В.А., Козлов Э.В. Влияние деформации на состояние дальнего порядка сплавов CujPi, CujPd II Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий Обнинск, 1997 С. 58.
10. Старенченко С.В.. Сизоненко Н.Р., Старенченко В.А., Козлов Э.В Деформационное разупорядочение сплава Au*Zn // ФММ 1996. Т. 81. Вып. 1.С. 84-90.
11. Старенченко С.В., Старенченко В.А. Механизмы разрушения атомного дальнего порядка в упорядоченных сплавах с ГЦК решеткой // Науч. тр. I Междунар. семинара «Актуальные проблемы прочности» им. В.А. Лихачева и XXXIII семинара «Актуальные проблемы прочности», 15-18 окт. 1997 Новгород, 1997. С. 373-377.
12. Попов Л.Е.. Козлов Э.В.. Голосов Н.С.. Теория равновесных анти-фазных границ в упорядоченных твердых растворах типа CujAu // Изв. вузов. Физика. 1966. № 2. С. 55-63.
13. Leroux С.. boiseau A.. Cadeville М.С. el al. Order-disorder transformation in Co30Pt70 alloy: evidence of wetting from the antiphase boundaries // J. Phys.: Condens. Matter. 1990. № 2. P. 3479-3495.
14. Козлов Э.В., Старенченко C.B. Превращение порядок-беспорядок в сплаве вблизи состава AujCu // Изв. вузов. Физика. 1980. № 3. С. 70-74.
15. Таилашев А.С. Природа и механизм превращения порядок-
беспорядок сплава CujPt // Молодые ученые и специалисты Томской области в девятой пятилетке: Материалы научно-
практической конференции ТГУ. Томск, 1975. С. 91-94.
