тием роста новой фазы по механизму «атом за атом», т. е. за счет самодиффузии (в чистых металлах) или диффузии (в сплавах). Если превращение с «нормальной» кинетикой является ориентированным, то это может быть также и благодаря тому, что между исходной фазой и возникшим на границе некогерентным зародышем по мере его роста устанавливается структурное и размерное соответствие.

§ 3. Кинетика фазовых превращений сталей и сплавов титана. Диффузионные превращения

При анализе условий образования устойчивых зародышей на основе равновесных диаграмм состояния необходимо дополнительно учитывать зависимость свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз А, и энергии упругой и пластической деформации Е от кривизны межфазной границы. При одинаковом объеме зародыша новой фазы энергия деформации будет наименьшей, если зародыши имеют форму «плоского» линзо-видного диска, и наибольшей, если он представляет собой шар [6]. При одинаковой величине поверхности зародышей поверхностная энергия также наименьшая у «плоского» линзовидного диска и наибольшая у шара. При построении равновесных диаграмм состояния эти энергии полагают постоянными, что справедливо в первом приближении только в случае плоской границы. Однако даже при плоской границе раздела поверхностная энергия зависит от того, какими кристаллографическими плоскостями сопрягаются фазы. То же самое можно отметить и относительно энергии деформации, поскольку она зависит от анизотропии коэффициента линейного расширения и модулей упругости и сдвига в различных кристаллографических направлениях. Итак, если поверхность раздела фаз криволинейна, то равновесие сдвигается. Чем больше кривизна межфазной границы или меньше ее радиус, тем резче смещение линий растворимости на диаграмме состояния и тем больше приращение свободной энергии, приходящееся на единицу объема возникающей или растворяющейся фазы. Для того чтобы в этих условиях приращение свободной энергии системы в целом было наименьшим, необходим переход некоторого количества одной фазы в другую, имеющую более низкий уровень удельной свободной энергии.

Естественно, что при любог кривизне межфазной поверхности система будет стремиться восстановить «идеальные» условия равновесия, отвечающие случаю плоской границы.

Если учесть, что с увеличением кривизны межфазной поверхности и уменьшением ее радиуса одновременно должен уменьшаться и размер частиц растворяющейся фазы, то становится понятным влияние степени дисперсности растворяющейся фазы на ее растворимость в фазе-растворителе. Чем выше степень дисперсности фазы, тем больше ее растворимость.

С этих же позиций получили объяснения и основные закономерности образования устойчивых зародышей новой фазы в зависимости от степени переохлаждения и степени пересыщения исходной фазы относительно равновесных линий на диаграмме состояния. Чем больше степень переохлаждения и степень пересыщения исходной фазы, тем меньше критический размер зародыша новой фазы и тем ниже уровень флуктуации состава и тепловых флуктуации, необходимый для образования устойчивого зародыша. Поэтому с увеличением степени переохлаждения (или пересыщения) исходной фазы не только уменьшаются критические размеры зародышей новой фазы, но и возрастает скорость их зарождения, т. е. число зародышей, возникающих в единицу времени в единице объема. Однако одновременно снижается диффузионная подвижттость атомов, что затрудняет образование зародышей. Вследствие этих двух противо-

24

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Диоксид титана TiO2