Мікрогетерогенна будова і дислокаційну субструктуру, яка формується в процесі їх деформації і термічної обробки, а отже, і працездатність аж до 0,9-0,95 Т пл матриці.
При створенні дісперсноупрочненного матеріалу вирішують чотири основних завдання:
1) вибір фази-упрочнителя і її об'ємного вмісту;
2) вибір способу введення фази-упрочнителя в матрицю;
) вибір способу отримання компактного матеріалу;
) вибір режимів ТО і ТМО спечених матеріалів.
Вимоги до фази-Упрочнітелямі:
висока вільна енергія освіти;
мала швидкість дифузії компонентів фази в матрицю і мала розчинність їх у ній;
висока чистота і велика сумарна поверхня частинок дисперсної фази.
До упрочняющим фазам з такими властивостями можна віднести оксиди, карбіди і нітриди перехідних металів, інтерметалліді типу Ni 3 AI, MnAI 6, деякі тугоплавкі метали.
Допустиме об'ємний вміст упрочняющей фази визначається технологічними можливостями отримання рівномірного розподілу її частинок обраної дисперсності.
Спосіб введення частинок фази-упрочнителя в матрицю залежить від вибору типу структури дісперсноупрочненного матеріалу, яка може бути дисперсної (рис. 1, а) або агрегатної (рис. 1, б); в реальних матеріалах ці структури співіснують, хоча прагнуть до більш кращою дисперсної структурі. [1]
) б)
Рис. 1. Типи структур в дісперсноупрочненних матеріалах: а -дісперсная; б -агрегатная
1.3 Твердорастворное зміцнення
Твердорастворное зміцнення реалізується в сплавах внаслідок здатності металів утворювати між собою, а також з неметалами або окремі фази, або суміші фаз. Розрізняють тверді розчини заміщення, тверді розчини впровадження, интерметаллические фази.
Тверді розчини заміщення виникають при занятті деяких вузлів решітки матриці атомами іншого елемента, т. е. заміщенням атома матриці (рис. 2).
Область розчинності якого-небудь металу в даній матриці може бути оцінена емпіричним правилом Юм-Розера: широка область розчинності можлива в тих випадках, коли:
а) відмінність атомних радіусів менше 10-15%;
б) елементи мають майже однаковими електрохімічними властивостями;
в) решітки ізотипних.
Рис. 2.
При повному виконанні правила Юм-Розера виходить безперервний ряд твердих розчинів, а при частковому - розчинність в твердому стані обмежена.
При утворенні твердих розчинів заміщення можуть виникати такі варіанти розташування атомів:
. Ближній порядок (рис. 3). Атом оточений атомами іншого виду. Енергія зв'язку між різнорідними атомами більше, ніж між однорідними.
Рис. 3.
. Далекий порядок, або сверхструктура (рис. 4). Виникає при стехиометрическом співвідношенні різнорідних атомів, які утворюють цілком певну решітку. Надструктури стійкі лише нижче певної температури.
. Утворення зон. Краще розташування однорідних атомів растворяемого елемента в якості найближчих сусідів.
Тверді розчини впровадження утворюються при впровадженні переважно атомів металоїдів в міжвузля кристалічної решітки матриці (рис. 4)
Рис. 4
Фази впровадження - надструктури в системах розчинів впровадження (рис. 5) мають напівметалевий блиск, високу твердість і зносостійкість. У техніці найбільш широко використовуються такі фази впровадження, як карбіди і нітриди перехідних металів
Рис.5.
Интерметаллические фази утворюються зазвичай в середніх частинах діаграм стану, за областю твердих розчинів, коли не виконується правило Юм-Розера. Характеризуються проявом іонної і гомеополярной складових міжатомних сил зв'язку поряд, природно, з металевим зв'язком при майже повної або часткової стехіометрії. Интерметаллические фази стабільніше надструктур, вони здебільшого тверді, крихкі і мають погану електропровідність.
растворного зміцнення реалізується тільки в сплавах на основі твердих розчинів заміщення та впровадження. В основі цього ефекту лежить механізм взаємодії дислокацій з домішковими атомами, яке призводить до їх гальмування, тобто до зміцнення матеріалу.
Сторонні атоми, що знаходяться у вузлах або междоузлиях кристалічної решітки базового металу, можуть викликати гальмування ди...
