осуществляться в результате
некоторого упругого искажения решеток. Поскольку вероятность когерентности
в произвольной плоскости очень мала из-за отсутствия связи между
ориентировками решеток двух фаз, более реально существование некогерентных
границ раздела.
Взаимодействие поверхностных
дефектов с примесными атомами играет важную роль в фазовых и структурных
изменениях, происходящих в металлах и сплавах при термической и
пластической обработке. Атомы примесей притягиваются к границам зерен
и субграницам и располагаются на них. Энергия взаимодействия границы и
примесного атома определяется следующим образом:
(1.10)где Аг —
безразмерный параметр.
Движение примесных атомов к
границе облегчается при образовании комплексов вакансия — примесный
атом. Скопление атомов примеси на границе называется сегрегацией. При образовании
сегрегации следует учитывать не только упругое взаимодействие атомов
с границами, но и химическое взаимодействие с атомами других
компонентов. Равновесная концентрация примесных атомов на границах
Сг связана с концентрацией примесных атомов в объеме зерна
С0 следующей зависимостью:
(1.11)Максимальное количество атомов
примеси на 1 см2 границы может достигать 1014.
Найденные экспериментально концентрации примесей на границах иногда
превышают равновесное значение. Такие сегрегации называются
неравновесными. Они возникают при резком охлаждении сплавов. Размер зоны
равновесной сегрегации меньше, чем неравновесной. Если равновесные
сегрегации способствуют уменьшению внутренних напряжений, то
неравновесные, наоборот, сами создают внутренние напряжения, вызывая
упругие искажения на границах. Адсорбируясь, примеси повышают энергию
специальных границ и уменьшают энергию границ общего
типа.
Сегрегации существенно изменяют
свойства границ, снижают их подвижность, затрудняют развитие деформации по
границам, вызывают оплавление последних при высоких
температурах.
§ 4. Объемные дефекты
К объемным дефектам относятся
микропоры и микротрещины, образующиеся при кристаллизации и охлаждении
металла или сплава вследствие термических напряжений или усадки; колонии
вакансий, зафиксированных в металле резким охлаждением; инородные
включения различного характера и происхождения.
Объемные дефекты ограничены
вогнутой поверхностью металла, вблизи которой действует лапласовское
давление, вызывающее силы растяжения, направленные к центру поры. В
результате в кристалле начинают протекать процессы, ослабляющие это
воздействие, и к поверхности поры диффундируют вакансии. Вдали от
объемных дефектов концентрация вакансий остается равновесной
С0, а у поверхности
