umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne n.
Download
Skip this Video
Download Presentation
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne - PowerPoint PPT Presentation


  • 313 Views
  • Uploaded on

Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne. Stopy, w których objętość fazy dyspersyjnej nie przekracza 10%, a rozmiary cząstek są rzędu 10 0 10 2 nm.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne' - africa


Download Now An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Stopy, w których objętość fazy dyspersyjnej nie przekracza 10%, a rozmiary cząstek są

rzędu 100102 nm.

  • Umocnienie wydzieleniowe – przez małe odkształcalne cząstki koherentne (i półkoherentne) powstałe w wyniku starzenia przesyconych roztworów stałych – słabe przeszkody dla ruchu dyslokacji
  • Umocnienie dyspersyjne – przez duże nieodkształcalne cząstki niekoherentne (najczęściej niemetaliczne)- silne przeszkody dla ruchu dyslokacji
umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne1
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Schematyczne przedstawienie powstawania wydzielenia w przesyconej osnowie.

umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne2
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Schemat powstawania wydzieleń w przesyconej osnowie (a, b) i ich wzrost (od c do f)

umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne3
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Wykres równowagi Al-Cu i powiększony fragment z zaznaczonym stopem Al-5%Cu

umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne4
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Mikrostruktura stopu Al.-5%Cu przesycanego w temperaturze 545°C i starzonego przez 12 godzin

w T = 400°C - a) i 300°C – b). a)-obraz z mikroskopu swietlnego; b) – obraz z SEM

umocnienie metali przez cz stki drugiej fazy umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne5
Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazyUmocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne

Mikrofotografie z transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) pokazujące powstawanie wydzieleń fazy 

w stopie Al-4,6%Cu z upływem czasu wyżarzania (od lewej do prawej).

oddzia ywanie dyslokacji z cz stkami
Oddziaływanie dyslokacji z cząstkami

Z odkształcalnymi (małymi i koherentnymi) cząstkami:

  • „Przecinające” (poruszająca się dyslokacja przecina cząstkę ):

- Umocnienie koherencyjne przez pola naprężeń powstałe wokół koherentnej cząstki,

  • Umocnienie w wyniku różnicy modułów sprężystości poprzecznej cząstki i matrycy,
  • Umocnienie chemiczne w wyniku utworzenia dodatkowej powierzchni międzyfazowej cząstka-matryca,
  • Umocnienie przez cząstki uporządkowane - przez tworzenie powierzchni antyfazowej w uporządkowanej cząstce,
  • Umocnienie w wyniku różnej energii błędu ułożenia (EBU) w cząstce i osnowie.

Z nieodkształcalnymi (dużymi i niekoherentnymi) cząstkami:

  • „Omijające” (dyslokacja wygina się pomiędzy cząstkami, pozostawiając wokół cząstki po jej ominięciu pętlę dyslokacyjną) – „mechanizm Orowana”
oddzia ywanie przecinaj ce dyslokacja i s abe przeszkody2
Oddziaływanie przecinające – dyslokacja i słabe przeszkody

Dyslokacje mogą przecinać cząstki (i pola naprężeń wokół nich ):

Im więcej jest cząstek i im są większe tym większe siły (naprężenia) są potrzebne do ich przecięcia.

oddzia ywanie omijajace dyslokacje i silne przeszkody2
Oddziaływanie omijajace – dyslokacje i silne przeszkody

Im większe są odstępy pomiędzy cząstkami tym łatwiej

przeciskają się dyslokacje przez szczeliny.

.

Każde ominięciepozostawia za sobą pętlę dyslokacyjną

– zawężającą szczelinę pomiędzy cząstkami

Wpływ na stopień umocnienia odkształceniowego (przez zgniot).

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie koherencyjne
Oddziaływanie przecinające – umocnienie koherencyjne

Pola odkształceń

wokół stref Guinier-Prestona

miedzi (Cu)

w aluminium (Al)

Małe wydzielenia koherentne z osnową.

Wszystkie płaszczyzny sieciowe, zawierające płaszczyznypoślizgu są ciągłe (niezmienione)

Gdy dyslokacja przechodzi przez wydzielenie; inne

parametry sieciwydzieleniapowodują, ze wokół niego

powstaje pole naprężeń (o stosunkowo dalekim zasięgu)

Pole to oddziałuje bezpośrednio z polem naprężeń wokół dyslokacji.

∆τ ~ 2 G ε f

ε = niedopasowanie odkształceniowe, f = udział objętościowy wydzieleń

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie w wyniku r nicy modu w spr ysto ci poprzecznej
Oddziaływanie przecinające - Umocnienie w wyniku różnicy modułów sprężystości poprzecznej

Energia dyslokacji zależy od modułu G ośrodka w którym się znajduje E= Gb2; gdzie: 0,51,0

Różnica modułów osnowy Gm i cząstki Gp powoduje, że do przecięcia cząstki przez

dyslokację niezbędne jest dodatkowe naprężenie:

G  ½ G f  ;

gdzie:  = Gp-Gm/Gm,; f – udział objętościowi wydzieleń

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie chemiczne
Oddziaływanie przecinające – umocnienie chemiczne

Przecięcie cząstki przez dyslokację powoduje wzrost powierzchni międzyfazowej (w przypadku

cząstki kulistej o 2Rb).

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie chemiczne1
Oddziaływanie przecinające – umocnienie chemiczne

Energia powierzchniowa = (4πr2 + 2πrb)γ ;

gdzie:  - energia jednostkowa powierzchni międzyfazowej pomiędzy cząstka a osnową

Wzrost umocnienia wyrażony wzrostem naprężenia:

chem f/2b

gdzie: f – udział objętościowy wydzieleń

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie w wyniku r nej energii b du u o enia ebu
Oddziaływanie przecinające –Umocnienie w wyniku różnej energii błędu ułożenia (EBU)

Energia błędu ułożenia (EBU) wydzielenia jest mniejsza niż osnowy:

Szerokość błędu wzrasta;

Energia sprężysta jednostkowa dyslokacji 

Całkowita energiadyslokacji w cząstce 

Energia błędu ulożenia (EBU) wydzielenia jest większa niż osnowy:

Szerokość błędu zmniejsza się:

Jednostkowa energia sprężysta dyslokacji

Całkowita energia dyslokacji w cząstce

W każdym przypadku, wydzielenia umacniają stop.

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie przez cz stki uporz dkowane
Oddziaływanie przecinające - Umocnienie przez cząstki uporządkowane

“Superstopy” są klasycznym przykładem tego umocnienia

Kluczowym składnikiem ich struktury jestfaza (Ni, Fe)3Al: γ`.

We współczesnym superstopie może być ok.. 60 - 85% γ`

Nikiel jest swoistym spoiwem utrzymującym fazyγ`razem.

oddzia ywanie przecinaj ce umocnienie przez cz stki uporz dkowane1
Oddziaływanie przecinające - Umocnienie przez cząstki uporządkowane

Dyslokacja przecinając cząstkę uporządkowaną “burzy” porządeki powoduje powstawanie w obrębie cząstki granicy antyfazowej oraz związanej z nią powierzchni antyfazowej.

Z utworzeniem powierzchni antyfazowej jest związana dodatkowa energia tzw. energia powierzchni granicy antyfazowej - a

Energia dyslokacji przechodzącej przez cząstkę jest zwiększona o energię PGA.

Cząstki uporządkowane podwyższają w ten sposób naprężenie potrzebne do ruchu dyslokacji.

Dodatkowe naprężenie potrzebne do przecięcia cząstek uporzadkowanych:

PGA   (EPGA) f / 2b

gdzie: EPGA – energia powierzchniowa granicy antyfazowej; f – udział objętościowy wydzieleń

oddzia ywanie omijaj ce mechanizm orowana
Oddziaływanie omijające – mechanizm Orowana

Silne przeszkody – nieodkształcalne i twarde cząstki

Wydzielenia są bardzo efektywnymi blokadami

dla poruszających się dyslokacji jeśli:

• są uporządkowanymi związkami międzymetalicznymi

– z silnymi ukierunkowanymi wiązaniami

(np. CuAl2 w stopach Al, Ni3Al w superstopach na bazie Ni, Fe7Mo6 stalach maraging)

• są (prawie) związkami o wiązaniach kowalentnych

(np. Fe3C, WC, AlN w stalach, MoSi2 w stopach Al)

• mają wyraźną granicę fazową z osnową,

• mają silne wokół siebie pola naprężeń wskutek niedopasowania z siecią osnowy,

• są duże i dlatego trudne do przecięcia.

•Jednakżewiększe cząstki to jednocześnie mniejsza ich ilość i większe odległości miedzy nimi w osnowie .

oddzia ywanie omijaj ce mechanizm orowana2

L-2r (m)

(MPa)

0.01

2250

Czy wykonalne?

0.1

225

użyteczne

1

22.5

Nic nie znaczący wzrost umocnienia

10

2.25

Oddziaływanie omijające – mechanizm Orowana

Wzrost krytycznego naprężenia stycznego związanego z omijaniem cząstek przez poruszające się dyslokacje:

Dla stali: G = ~ 90 GPa; b = ~ 0.25 nm

krytyczne napr enie styczne stopie umocnienia cz stkami drugiej fazy
Krytyczne naprężenie styczne - stopień umocnienia cząstkami drugiej fazy

Krytyczne naprężenie styczne dla mechanizmu przecinania cząstek:

Krytyczne naprężenie styczne dla mechanizmu omijania cząstek (Orowana):

gdzie:  - stała proporcjonalności; b- wektor Burgersa; f – udział objetościowy cząstek;

R – promień cząstki; G- moduł sprężystości poprzecznej

Stopień umocnienia stopu cząstkami drugiej fazy (mierzony krytycznym naprężeniem stycznym 0) o określonej

wielkości (R) jest proporcjonalne do f1/2. Przy stałym f umocnienie stopu jest powodowane przez wzrost wielkości

cząstek koherentnych (0~ R1/2) lub zmniejszenie cząstek omijanych mechanizmem Orowana (0~ 1/R).