Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Stopy, w których objętość fazy dyspersyjnej nie przekracza 10%, a rozmiary.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Stopy, w których objętość fazy dyspersyjnej nie przekracza 10%, a rozmiary."— Zapis prezentacji:

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

2 Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Schematyczne przedstawienie powstawania wydzielenia w przesyconej osnowie.

3 Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Schemat powstawania wydzieleń w przesyconej osnowie (a, b) i ich wzrost (od c do f)

4 Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Wykres równowagi Al-Cu i powiększony fragment z zaznaczonym stopem Al-5%Cu

5 Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie 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

6 Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie 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).

7 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

8 Oddziaływanie przecinające – dyslokacja i słabe przeszkody

9

10 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.

11 Oddziaływanie omijajace – dyslokacje i silne przeszkody

12

13 Im większe są odstępy pomiędzy cząstkami tym łatwiej przeciskają się dyslokacje przez szczeliny.. Każde ominięcie pozostawia za sobą pętlę dyslokacyjną – zawężającą szczelinę pomiędzy cząstkami Wpływ na stopień umocnienia odkształceniowego (przez zgniot).

14 Oddziaływanie przecinające – umocnienie koherencyjne Pola odkształceń wokół stref Guinier- Prestona miedzi (Cu) w aluminium (Al) Małe wydzielenia koherentne z osnową. Wszystkie płaszczyzny sieciowe, zawierające płaszczyzny poślizgu są ciągłe (niezmienione) Gdy dyslokacja przechodzi przez wydzielenie; inne parametry sieci wydzielenia powodują, 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

15 Oddziaływanie przecinające - Umocnienie w wyniku różnicy modułów sprężystości poprzecznej Energia dyslokacji zależy od modułu G ośrodka w którym się znajduje E= Gb 2 ; gdzie: 0,5 1,0 Różnica modułów osnowy G m i cząstki G p powoduje, że do przecięcia cząstki przez dyslokację niezbędne jest dodatkowe naprężenie: G ½ G f ; gdzie: = G p -G m /G m, ; f – udział objętościowi wydzieleń

16 Oddziaływanie przecinające – umocnienie chemiczne Przecięcie cząstki przez dyslokację powoduje wzrost powierzchni międzyfazowej (w przypadku cząstki kulistej o 2 Rb).

17 Oddziaływanie przecinające – umocnienie chemiczne Energia powierzchniowa = (4πr 2 + 2πrb)γ ; gdzie: - energia jednostkowa powierzchni międzyfazowej pomiędzy cząstka a osnową Wzrost umocnienia wyrażony wzrostem naprężenia: chem f /2b gdzie: f – udział objętościowy wydzieleń

18 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 energia dyslokacji 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.

19 Oddziaływanie przecinające - Umocnienie przez cząstki uporządkowane Superstopy są klasycznym przykładem tego umocnienia Kluczowym składnikiem ich struktury jest faza (Ni, Fe)3Al: γ`. We współczesnym superstopie może być ok % γ` Nikiel jest swoistym spoiwem utrzymującym fazy γ` razem.

20 Oddziaływanie przecinające - Umocnienie przez cząstki uporządkowane Dyslokacja przecinając cząstkę uporządkowaną burzy porządek i 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

21 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. Jednakże większe cząstki to jednocześnie mniejsza ich ilość i większe odległości miedzy nimi w osnowie.

22 Oddziaływanie omijające – mechanizm Orowana Ilustracja mechanizmu Orowana

23 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 L-2r ( m) (MPa ) Czy wykonalne? użyteczne 122.5Nic nie znaczący wzrost umocnienia

24 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 f 1/2. Przy stałym f umocnienie stopu jest powodowane przez wzrost wielkości cząstek koherentnych ( 0 ~ R 1/2 ) lub zmniejszenie cząstek omijanych mechanizmem Orowana ( 0 ~ 1/R).

25 Oddziaływanie dyslokacji z wydzieleniami podczas starzenia stopu Al-Cu


Pobierz ppt "Umocnienie metali przez cząstki drugiej fazy Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne Stopy, w których objętość fazy dyspersyjnej nie przekracza 10%, a rozmiary."

Podobne prezentacje


Reklamy Google