Jump to content

Бездиффузионное преобразование

Классификации бездиффузионных преобразований

Бездиффузионная трансформация , широко известная как трансформация смещения , означает изменения твердого состояния в кристаллической структуре, которые не зависят от диффузии атомов на большие расстояния. Скорее, эти преобразования проявляются в результате синхронизированных сдвигов в положениях атомов, при которых атомы смещаются на расстояния, меньшие, чем расстояние между соседними атомами, при этом сохраняя свое относительное расположение. Примером такого явления является мартенситное превращение, заметное явление, наблюдаемое в отношении стальных материалов. Термин « мартенсит » первоначально был придуман для описания жесткой и мелкодисперсной составляющей, которая образуется в сталях, подвергающихся быстрому охлаждению. Последующие исследования показали, что материалы, помимо сплавов железа, такие как сплавы цветных металлов и керамика, также могут подвергаться бездиффузионным превращениям. Следовательно, термин «мартенсит» эволюционировал и теперь более широко охватывает результирующий продукт, образующийся в результате таких превращений. В условиях бездиффузионных превращений происходит кооперативное и однородное движение, приводящее к изменению кристаллической структуры в процессе фазовое изменение . Эти движения малы, обычно меньше межатомных расстояний, и соседи атома остаются близкими. Систематическое движение большого количества атомов заставило некоторых называть это военными трансформациями в отличие от фазовых изменений, основанных на гражданском распространении, первоначально предложенных Фредериком Чарльзом Франком и Джоном Уайрилом Кристианом . [1] [2]

Наиболее часто встречающимся превращением этого типа является мартенситное превращение, которое, хотя, вероятно, и наиболее изучено, представляет собой лишь одну из подгрупп недиффузионных превращений. Мартенситное превращение в стали представляет собой наиболее экономически значимый пример этой категории фазовых превращений. все большее число альтернатив, таких как сплавы с памятью формы Однако все большее значение приобретают и .

Классификация и определения

[ редактировать ]

Явление, при котором атомы или группы атомов координируются, смещая свои соседние аналоги, что приводит к структурной модификации, известно как трансформация смещения. Масштаб смещающих преобразований обширен и включает в себя разнообразный спектр структурных изменений. В результате были разработаны дополнительные классификации, обеспечивающие более детальное понимание этих преобразований. [3]

Первое различие можно провести между преобразованиями, в которых преобладают деформации, искажающие решетку, и теми, в которых перетасовка имеет большее значение.

Однородные деформации, искажающие решетку, также известные как деформации Бейна, преобразуют одну решетку Браве в другую. Это можно представить матрицей деформаций S , которая преобразует один вектор y в новый вектор x :

Это однородно, поскольку прямые линии преобразуются в новые прямые. Примеры таких преобразований включают кубическую решетку, увеличивающуюся в размерах по всем трем осям (расширение) или сдвиг в моноклинную структуру.

Перетасовка, удачно названная, относится к минутному смещению атомов внутри элементарной ячейки. Примечательно, что чистые перетасовки обычно не вызывают изменения формы элементарной ячейки; вместо этого они преимущественно влияют на его симметрию и общую структурную конфигурацию.

Фазовые превращения обычно приводят к образованию границы раздела, разделяющей трансформированные и исходные материалы. Энергия, необходимая для установления этого нового интерфейса, зависит от его характеристик, в частности от того, насколько хорошо эти две структуры взаимодействуют. Дополнительный энергетический аспект возникает, когда преобразование включает изменение формы. В таких случаях, если новая фаза ограничена окружающим материалом, упругая или пластическая может возникнуть деформация, в результате чего появляется член энергии деформации . Взаимодействие между этими терминами, связанными с межфазной границей и энергией деформации, существенно влияет на кинетику превращения и морфологию образующейся фазы. Примечательно, что в шафл-преобразованиях, характеризующихся минимальными искажениями, межфазные энергии имеют тенденцию преобладать, что отличает их от преобразований, искажающих решетку, где влияние энергии деформации более выражено.

Подклассификация смещений, вызывающих искажение решетки, может быть сделана путем рассмотрения компонентов искажения, связанных с разбавлением и сдвигом. В преобразованиях, в которых преобладает сдвиговая компонента, можно найти линию в новой фазе, которая не искажается по сравнению с исходной фазой, в то время как все линии искажаются, когда дилатация преобладает. Преобразования с преобладанием сдвига можно дополнительно классифицировать в зависимости от величины участвующих энергий деформации по сравнению с собственными колебаниями атомов в решетке и, следовательно, по тому, оказывают ли энергии деформации заметное влияние на кинетику превращения и морфологию образующихся фаза. Если энергия деформации является значимым фактором, то превращения называют мартенситными , в противном случае превращение называют квазимартенситным .

Железо-углеродное мартенситное превращение

[ редактировать ]

Различие между аустенитными и мартенситными сталями по своей природе тонкое. [4] Аустенит имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) элементарную ячейку, тогда как превращение в мартенсит влечет за собой искажение этого куба в объемноцентрированную тетрагональную форму (ВЦТ). Это преобразование происходит из-за процесса смещения, когда межузельным атомам углерода не хватает времени для диффузии. [5] Следовательно, элементарная ячейка претерпевает небольшое удлинение в одном измерении и сжатие в двух других. Несмотря на различия в симметрии кристаллических структур, химическая связь между ними остается одинаковой.

Мартенситное превращение железо-углерод приводит к увеличению твердости. Мартенситная фаза стали перенасыщена углеродом и поэтому подвергается твердорастворному упрочнению . [6] Как и в случае с наклепанными сталями, дефекты не позволяют атомам организованно скользить друг мимо друга, в результате чего материал становится тверже.

Псевдомартенситное превращение

[ редактировать ]

Помимо смещения и диффузионного превращения, с помощью рентгеновской дифракционной системы высокого давления был обнаружен новый тип фазового превращения, который включает в себя смещенный подрешеточный переход и атомную диффузию. [7] Новый механизм превращения получил название псевдомартенситного превращения. [8]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Д.А. Портер и К.Е. Истерлинг, Фазовые превращения в металлах и сплавах, Chapman & Hall , 1992, стр.172. ISBN   0-412-45030-5
  2. ^ Зенджи Нисияма (1967) «Дефекты решетки в мартенсите» . ... . Общества металлов Японии японском 6 ) Журнал на . языке (   7 . ) ( – через J - ЭТАП.
  3. ^ Коэн, Моррис; Олсон, Великобритания; Клапп, ПК (1979). О классификации смещенных фазовых превращений (PDF) . Международная конференция по мартенситным превращениям. стр. 1–11.
  4. ^ Дюамель, К.; Венкатараман, С.; Скудино, С.; Экерт, Дж. (май 2008 г.), «Бездиффузионные превращения» , Основы термодинамики и фазовые переходы в сложных интерметаллидах , Серия книг по сложным металлическим сплавам, том. 1, WORLD SCIENTIFIC, стр. 119–145, Bibcode : 2008btpt.book..119D , doi : 10.1142/9789812790590_0006 , ISBN  978-981-279-058-3 , получено 11 августа 2023 г.
  5. ^ Шьюмон, Пол Г. (1969). Превращения в металлах . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 333. ИСБН  978-0-07-056694-1 .
  6. ^ Банерджи, С.; Мухопадьяй, П. (2007). Фазовые превращения: примеры титановых и циркониевых сплавов . Серия материалов Пергам. Амстердам; Оксфорд: Эльзевир/Пергамон. ISBN  978-0-08-042145-2 . OCLC   156890507 .
  7. ^ Чен, Цзюхуа; Вайднер, Дональд Дж.; Париз, Джон Б.; Воган, Майкл Т.; Ратеррон, Пол (30 апреля 2001 г.). «Наблюдение переупорядочения катионов во время перехода оливин-шпинель в фаялите с помощью синхротронной рентгеновской дифракции in situ при высоком давлении и температуре» . Письма о физических отзывах . 86 (18). Американское физическое общество (APS): 4072–4075. Бибкод : 2001PhRvL..86.4072C . дои : 10.1103/physrevlett.86.4072 . ISSN   0031-9007 . ПМИД   11328098 . Архивировано из оригинала 17 июня 2023 г.
  8. ^ Лейтвайлер, Кристин (2 мая 2001 г.). «Новый фазовый переход может объяснить глубокие землетрясения» . Научный американец . Архивировано из оригинала 17 ноября 2014 г. Проверено 17 июня 2023 г.

Библиография

[ редактировать ]
  • Кристиан, Дж. В., Теория превращений в металлах и сплавах , Pergamon Press (1975).
  • Хачатурян А.Г., Теория структурных превращений в твердых телах , Dover Publications, Нью-Йорк (1983).
  • Грин, диджей; Ханник, Р.; Суэйн, М.В. (1989). Трансформационное упрочнение керамики . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN   0-8493-6594-5 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c7899ccf1292f8aaab3e5655c6fe0009__1721315460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c7/09/c7899ccf1292f8aaab3e5655c6fe0009.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Diffusionless transformation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)