Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 56 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Методика проведения исследований В качестве материала исследования был выбран сплав Ni 3 Fe в состоянии с ближним порядком с раз- ным средним размером зерна: 10, 40, 127 и 215 мкм. Под средним размером зерна здесь понимается сред- нее расстояние между ближайшими границами лю- бого типа. Подготовка образцов включала следую- щие этапы после плавки: гомогенизирующий отжиг, прокатка и два отжига при различных режимах [1]. Исследование проводилось методом оптической металлографии. Предварительно электролитически отполированные в пересыщенном растворе хромо- вого ангидрида в ортофосфорной кислоте образ- цы подвергались электролитическому травлению в «царской водке». Идентификация границ зерен про- водилась с использованием результатов электронно- микроскопического и оптического исследований гра- ниц зерен в сплаве Ni 3 Fe со средним размером зерен 40 мкм [6]. Было установлено [6], что близкими к спе- циальным границам (СГ) являются прямолинейные и фасетированные границы; границами общего типа могут быть как прямолинейные, так и криволинейные границы. При травлении в «царской водке» было об- наружено, что границы разного типа имеют разную степень растравленности: наиболее растравленными являются границы общего типа. Это также использо- валось при идентификации типов границ зерен. Гра- ницы общего типа, как правило, имеют замкнутый контур и образуются в процессе рекристаллизации, имеющей место при гомогенизирующем отжиге [2]. Учитывая это, зерна, ограниченные границами общего типа, были названы материнскими зернами (МЗ) [7]. Часть этих зерен содержит специальные границы. Ме- тодом секущей [8] измерялись расстояния ( D ) между границами общего типа, образующими замкнутый контур, и расстояния ( d ) между ближайшими граница- ми зерен. Строились распределения δ− D для МЗ и δ− d для расстояний между ближайшими границами. Среднее число специальных границ в МЗ опреде- лялось по формуле 1 , N i i i n n = = δ ∑ (1) где n i − число границ специального типа в МЗ, равное 1, 2…N; δ i – доля МЗ, содержащих n i число границ специального типа. Для оценки энергии границ зерен был выполнен анализ тройных стыков, состоящих из двух границ общего типа и одной специальной. Эти стыки были использованы для оценки энергии гра- ниц в соответствии с соотношением [9] 3 1 2 1 2 3 sin sin sin γ γ γ = = α α α , (2) где γ 1 , γ 2 , γ 3 – удельные энергии границ в тройном стыке; α 1 , α 2 , α 3 − противолежащие углы в стыке. Для оценки абсолютного значения энергии границы с использованием (2) необходимо знать абсолютное значение энергии одной из границ в тройном стыке. Применить (2) можно для оценки энергии границ от- носительно максимальной энергии границ общего типа: max sin , x x γ = α γ (3) где γ x − энергия границы; γ max − максимальная энер- гия границ общего типа; α x − соответствующий про- тиволежащий угол в тройном стыке. Результаты исследований и их обсуждение Проведенные исследования показали, что схемы зеренных структур в исследуемых образцах подоб- ны. Поликристалл состоит из зерен, ограниченных криволинейными границами, часть которых содер- жит фасетированные границы или пластинчатые двойники. Границы общего типа образуют замкну- тые поверхности, окружая МЗ [7]. В свою очередь, МЗ встречаются двух типов: содержащие границы специального типа и не содержащие их. На рис. 1, а в качестве примера представлена фотография зерен- ной структуры сплава Ni 3 Fe с ⎯ d , равным 10 мкм. Как видно из рис. 1, а , МЗ отличаются взаимным распо- ложением границ специального типа. Рис. 1 . Зеренная структура сплава Ni 3 Fe с ⎯ d , равным 10 мкм ( а ), и ее схема ( б ) Выделим основные типы МЗ, которые характер- ны для сплава Ni 3 Fe с любым ⎯ d : 1) без специальных границ; 2) с фасетированными границами, которые простираются через все МЗ; 3) с двойниками; 4) с фасетированными границами, которые начинаются и заканчиваются на одном участке границы общего типа; 5) с пластинчатыми двойниками; 6) с замкну- тым двойником, залегающим внутри МЗ. МЗ раз- мером меньше среднего в исследованных образцах, как правило, вовсе не содержат специальных гра- ниц. Крупные МЗ чаще всего имеют несколько спе- циальных границ. В образцах с ⎯ d , равным 10 мкм, также наблюдаются и более сложные схемы распо- ложения границ (рис. 1, а , б ). Характерной особен-