Файл: Бокштейн, С. З. Диффузия и структура металлов.pdf

Подобный результат б ы л

іполучен т а к ж е

при

локаль­

ном легировании: на

никелевый

о б р а з е ц

вакуумным на­

пылением

наносился

тонкий

слой

иттрия, затем

его под­

вергали отжигу

при

850°С,

70 ч.

В этих

условиях

диф­

фузия происходила преимущественно по

границам

зерен.

Потом

с образца

снимался

слой

объемной

диффузии

(б—7

мкм)

и его п о к р ы в а л и

N i 6

3

д л я излучения

зерно-

вале

700—і850°С D r p уменьшается в 2,5—і1,б р а з а , а

энер­

гия

активации оамодиффузии

существенно

растет.

Таким образом, можно считать, что редкоземельные

элементы (в частности,

церий в никелевых

сплавах)

де­

л а ю т структуру границ

зерен

'более совершенной, благо­

д а р я чему их диффузионная

проницаемость уменьшает­

ся. Из приведенных данных следует, что

диффузионная

введении компонентов, сильно отличающихся

по

свойст­

в а м и характеру взаимодействия с матрицей

(например,

бора, церия и в о л ь ф р а м а ) . По-видимому, столь

много­

ний

атомов

на границах з е р е н —

«неустойчивостью»

вы­

сокоугловой

границы

как в физическом (структурном),

так

и в химическом

отношении.

Конечный э ф ф е к т

яв­

Влияние состава на вернограничную диффузию мож­

но

объяснить изменением при легировании коэффициен­

та

активности диффундирующей примеси. Так, обнару­

плавкими примесями) на границах зерна следует из

ана­

лиза

Д а р к е н а :

- * ( ' - т £ £ - ) -

< 3 8 '

где

D ? — к о э ф ф и ц и е н т

самодиффузии растворителя

без

добавок;

С 2 — концентрация

примеси;

72 — коэффициент

активности примеси.

Олово сильно п о н и ж а е т

температуру

плавления

ни­

келя •—при максимальном

содержании

его в растворе

(19%) Тпл снижается с 1465 до 1130°С. Согласно

[Щ,

коэффициент

активности

при этом -меньше единицы и

тем меньше,

чем больше

концентрация примеси, так что

фициент ісамодиффузиіи никеля

£>Гр при легировании гра­

ниц

оловом возрастает . Аналогично можно

объяснить

обратный

э ф ф е к т — понижение

Dr p при легировании гра­

ниц

зерен

никеля вольфрамом

(элементом,

повышаю ­

щим

Гпл.).

значение

в теоретическом и

прикладном смысле,

так

как во

многих

случаях

диффузионным

процессам

сопутствует

или предшествует

пластическая

деформа ­

ция. В р я д е

р а б о т

(например,

[175]) отмечалось,

что

растянивающие н а п р я ж е н и я

и

пластическая

деформа ­

понижают

энергию активации

процесса.

Так, в случае

самодиффузии

ж е л е з а

энергия

активации

'снижается с

292 кджіг-атом

(69900

кал/г-атом)

при отсутствии

нап­

ряжений д о 193 кдж/г-атом (46300

каліг-атом)

при

о—

= 3 Мн/м2

(0,3 кГ/мм2)

и ô = I 0 % .

Результаты

многочис­

ленных исследований

не дают, однако, однозначного от­

Представляет интерес малоизученный

вопрос о том,

как меняется пр и воздействии внешних нагрузок соотно­

шение диффузионных потоков

раздельно в объеме и ао

границам зерен. По д влиянием

пластической деформа ­

ции, к а к п о к а з а л и авторадиографические

исследования,

меняется

характер диффузионного

потока; по мере уве­

личения

деформации

он из преимущественно зернотра-

НІИЧІНОГО

становится

объемным. Н а

рис. 51 представлено

5(0.5) Зак. 61«

129

2—3 п о р я д к а ) . Влияние

р а с т я г и в а ю щ и х

н а п р я ж е н и й

сильнее при более низких

температурах и на

начальных-

тельно 'быстро.

Н о источник образования

дефектов-

(напряжений)

действует постоянно.

П р и этом не

ясно,-

почему внутренние объемы металла

остаются

вне

поля

О

2

4

6

Ô

10

12 â,%

Рис.

52.

Влияние

предварительной

пластиче­

ской

деформации

на диффузию олова

в объ­

еме

и по границам

зерна:

/ — холодная деформация; 2 — горячая

деформация

действия

н а п р я ж е н и й ,

если

только

не

допустить,

что

пластическая д е ф о р м а ц и я при

высоких

температурах

бы­

ла локализована п о границам зерен.

Д и ф ф у з и я под напряжением

в реальных

жаропроч ­

ных сплаваіх —многокомпонентных и

многофазных

мо­

жет приводить

к значительным

химическим

и ф а з о в ы й

изменениям г р а н и ц зерен и, в конечном счете,

существен­

но влиять на длительную прочность м а т е р и а л а .

Показано [191],

что

в процессе

•ползучести при

рас ­

тяжении с п л а в а

сул ѳ раллой

( № + 1 ' 6 % ,

С г + б ° / о А 1 + 4 % Т а )

•y'-фаза на страницах зерен, приблизительно

перпендику­

лярных

оси напряжений, растворяется;

на

параллельных

оси напряжения г р а н и ц а х о б ъ е м н а я

доля

ее

растет.

Та-

5(0.5)* Зак. 618

131