Поверхность ликвидуса

Дислокация (обозначаемая значком J_) под действием .силы Р перемещается направо только вследствие того, что изменяется «соседство» атомов по обе стороны от плоскости АА. В конце концов дислокация выйдет на поверхность кристалла (границу зер-

Источниками дислокаций (до деформации) являются; сегрегация примесей; напряжение и дислокационные центры кристаллизации; срастание различно ориентированных зерен и субзерен; межзеренное общение и др. В отоженном металле число дислокаций достигает 105/см2. Пластическая деформация способствует увеличению плотности дислокаций на 5-6 порядков, движению дислокаций и их групп, включая границы зерен. В результате они приобретают сложную форму, увеличивается их длина, общая энергия и сопротивление скольжению. Выход дислокации на поверхность кристалла приводит к сдвигу на одно межатомное расстояние. Следовательно, суммарный сдвиг при начальной плотности дислокаций No = 105/см2 составит: At = 10s- 105- Ю-8 = Ю-3, что соот-

В кристалле всегда имеются атомы, кинетическая энергия которых значительно выше средней, свойственной заданной температуре нагрева. Такие атомы, особенно расположенные вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находящиеся дальше от поверхности, а принадлежавшие им узлы окажутся свободными, т. е. возникнут тепловые вакансии.

Система будет стремиться к равновесному состоянию, если 7As^A?. Введем обозначения: Т — температура кристалла; N — число атомов в кристалле; п — равновесное число вакансий; U — внутренняя энергия, связанная с одной вакансией, т. е. работа, необходимая для перемещения атома из его узла на поверхность кристалла.

1) поверхностные или двумерные дефекты, которые могут простираться на расстояния, сравнимые с размерами кристалла, - плоскости двойни кования, границы зерен и блоков, стенки доменов, дефекты упаковки и, наконец, сама поверхность кристалла;

ляющей плоскостных напряжений над продольной составляющей (как и воздействие одноосного поперечного растяжения) приводит к полной перестройке 180° структуры в 90° (рисунок 2.2.4, ж — и). Такая перестройка магнитной структуры обусловлена формированием внутриобъемных 90° доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль "поперечных" осей легкого намагничивания кристалла [010] и [100]. Магнитный поток этих сравнительно узких внутренних доменов замыкается на поверхности образца за счет системы дополнительных областей, имеющих вид узких поперечных полос (рисунок 2.2.4, и) с намагниченностью, перпендикулярной выходу их границ на поверхность кристалла.

Третий из показанных на рис. 2.44, а импульсов соответствует процессу акселерационного типа. Когда дислокации противоположного знака сближаются и аннигилируют или дислокация выходит на поверхность кристалла и исчезает, их энергия преобразуется в упругую. Процессы сближения или выхода на поверхность дислокаций происходят с ускорением, отсюда название импульса этого типа. Энергия процесса аннигиляции дислокаций порядка 10~18... 10~16 Дж, длительность импульса — 10~и с, ширина спектра — сотни мегагерц. Другие дислокационные источники имеют большую длительность и энергию (до 10~6 Дж).

3) поверхностные или двумерные дефекты, которые могут простираться на расстояния, сравнимые с размерами кристалла, - плоскости двойникования, границы зерен и блоков, стенки доменов, дефекты упаковки и, наконец, сама поверхность кристалла;

Одним из распространенных дефектов является вакансия, т. е. место не занятое атомом (дефект Шотгки). На место вакантного узла может перемешаться новый атом, а вакантное место -"дырка" образуется по соседству. С повышением температуры концентрация вакансий возрастает, так как атомы, расположенные вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находящиеся дальше от поверхности

Поверхностные дефекты. Энергия кристалла с той или иной поверхностью больше энергии равного количества того же материала, находящегося внутри кристалла (т. е. не имеющего никакой поверхности). Свободная поверхность кристалла, границы зерен и блоков, двойни-ковая граница и когерентная и некогерентная межфазовые поверхности имеют поверхностные дефекты двухмерной протяженности (вакансии, дислокации, примесные атомы, микротрещины и др.).

ляющей плоскостных напряжений над продольной составляющей (как и воздействие одноосного поперечного растяжения) приводит к полной перестройке 180° структуры в 90° (рисунок 2.2.4, ж — м). Такая перестройка магнитной структуры обусловлена формированием внутриобъемных 90" доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль "поперечных" осей легкого намагничивания кристалла [010] и [100]. Магнитный поток этих сравнительно узких внутренних доменов замыкается на поверхности образца за счет системы дополнительных областей, имеющих вид узких поперечных полос (рисунок 2.2.4, а) с намагниченностью, перпендикулярной выходу их границ на поверхность кристалла.

шин А к В. Эта плоскость пересечет поверхность ликвидуса, где выделяются кристаллы А и В по кривым. На диаграмме, показывающей такой горизонтальный разрез (рис. 125). будет область жидкой фазы L и. две двухфазные

тояния двойных систем А—В, В—С, А—С. Линии ликвидуса двойных систем /, 2 и 3 характеризуют выпуклую поверхность ликвидуса тройной системы. Линии солидуса двойных систем Г, 2' и 3' ограничивают вогнутую поверхность солидуса тройной системы. Выше поверхности ликвидуса существует жидкий раствор компонентов А, В и С, ниже поверхности солидуса — тройной твердый раствор, а между поверхностями ликвидуса и солидуса — двухфазная область L и а.

Фиг.'31. Тройная система олово - сурьма — медь (поверхность ликвидуса).

Фиг.'31. Тройная система олово - сурьма — медь (поверхность ликвидуса).

Строение двойных цинковых сплавов видно из диаграмм фиг. 191—193. Поверхность ликвидуса HDEe (фиг. 193) тройной диаграммы состояния сплавов Zn — А1 — Си соответствует выделению fl-фазы, поверхность EDCB — вы-

Рис. 27. Поверхность ликвидуса системы FB - W - С {по Елингхаузу)'

Изучено влияние давления до 5 ГПа на температуру ликвидуса системы Hg—T1 и построена поверхность ликвидуса диаграммы р—Т—х данной системы [3].

нем треугольнике (рис. 38). Температуры откладывают по вертикальной оси. Границы между областями с одинаковым строением сплавов имеют вид поверхностей раздела, а сами области — объемы, расположенные над концентрационным треугольником. Таким образом, вместо линии ликвидуса на диаграмме состояния трехкомпонентных сплавов имеется поверхность ликвидуса, вместо линии солидуса — поверхность солидуса. Сплавы выше поверхности ликвидуса находятся в жидком состоянии, ниже поверхности солидуса — в твердом состоянии. Пространство между плоскостями ликвидуса и солидуса занято жидкими сплавами, в которых плавают твердые кристаллики.

Рассмотрим диаграмму состояния тройных сплавов с полной взаимной растворимостью (рис. 39). Все сплавы в этой системе в твердом состоянии являются твердыми растворами замещения. Сплавы, которые расположены внутри треугольника,— тройные, по его сторонам—двойные твердые растворы. На диаграмме верхняя выпуклая поверхность Al\BizClz — 'поверхность ликвидуса; нижняя вогнутая поверхность AsiBs2Css — поверхность солидуса,

Можно построить рассматриваемую диаграмму в пространстве. Пересечение 'вертикали сплава с поверхностью ликвидуса определит точку начала кристаллизации, а с поверхностью соли-дуса —точку конца кристаллизации. Но пользоваться такой диаграммой неудобно. Удобнее использовать плоские ее сечения. Горизонтальные сечения плоскостями постоянной температуры называют изотермическими. Такое сечение показано на рис. 39, б. Изотермическая плоскость 'пересекает поверхность ликвидуса по линии ab, а поверхность солидуса — по линии cd. Кристаллизация сплавов, соответствующих линии ab, начнется при температуре Т, для которой проведена изотермическая плоскость. Проекция линии ab на плоскость концентрационного треугольника— линия а\Ь\. Если провести много изотермических плоскостей и линии их пересечения с плоскостью ликвидуса спроектировать на концентрационный треугольник, то получится сетка изотерм ликвидуса. По этой сетке легко определить температуру начала кристаллизации любого сплава. На рис. 40, а 'показана сетка изотерм ликвидуса сплавов марганца, никеля и меди.

шин Л и В. Эта плоскость пересечет поверхность ликвидуса, где! выделяются кристаллы А я В по кривым. На диаграмме, показывающей такой горизонтальный разрез (рис. 125), будет область жидкой фазы L и. две двухфазные