6晶界与晶界偏聚.ppt

溶质原子的晶界偏聚 材料与冶金学院 袁泽喜 2010.06 目录 0 前言 0.1 研究意义 0.2 残留元素的来源及钢中残留趋势 1 平衡晶界偏聚 1.1 平衡晶界偏聚机制 1.2 平衡晶界偏聚热力学 1.3 平衡晶界偏聚动力学 2 非平衡晶界偏聚 2.1 非平衡晶界偏聚机制 2.2 非平衡晶界偏聚热力学 2.3 非平衡晶界偏聚动力学 3、大 冷变形再结晶退火时的晶界偏聚 3.1 偏聚现象 3.2 偏聚机制 3.3 临界时间计算 3.4 竞争偏聚 金属材料非硬化脆化产生的原因： 铜合金中的铋元素 镍基高温合金中的硫元素 钢中磷、锡、砷、锑、铋等等 残留元素的来源 1、矿石中的共生元素 2、冶炼过程所添加辅料中 1. 平衡晶界偏聚 1.1 平衡晶界偏聚机制 泡沫模型 D.Mclean 理论（热力学） N个未畸变的点阵位置有P个溶质原子占据，另有n个畸变位置p个溶质原子占据。假设一个溶质原子进入未畸变位置引起的畸变能E,而进入一个畸变位置引起的附加畸变能e，因此，由此引起的自由能是： G的极小值为： 平衡晶界偏聚热力学 热力学公式 平衡晶界偏聚动力学 平衡晶界偏聚动力学 平衡晶界偏聚习题 1、镁在铝中扩散系数：D=0.58×e-30100/RTcm2s-1 Mg的浓度0.01at%, α2=30， d=8×10-8cm，求240℃偏聚达到平衡浓度一半所需要的时间？ 2、若规定偏聚达到平衡浓度一半所需要的时间为107s时的温度为偏聚冻结温度，Cu在Al中的扩散系数D=0.28×e-26200/RTcm2s-1， α2=100， d=8×10-8cm，求Cu的冻结温度。推导出冻结温度公式。 非平衡晶界偏聚理论 Aust Anthony Faulkner Xu.tingdong 硼偏聚  俄歇能谱仪 非平衡晶界偏聚理论 非 平 衡 晶 界 偏 聚 动 力 学 动力学曲线 武汉科技大学 临界时间 测量晶界溶质偏聚量的方法 径迹显微照相 TEM法 * 前言 我国钢铁工业现状 我国未来钢铁原料潜在的危机 国产铁矿共生低熔点元素偏高 废钢中低熔点元素积累愈来愈严重 低熔点元素对钢铁材料的危害 磷、锡、锑、铋晶界偏聚行为 稀土、硼对低熔点元素偏聚抑制作用 回火脆性 硅钢的晶界与表面偏聚对织构度的影响 蠕变过程中的脆性断裂 焊接过程中的冷脆性 铜合金中铋偏聚 镍基高温合金中硫偏聚 核反应堆中辐照过程中的脆性 连铸热塑性与横向裂纹 金属材料的晶间腐蚀 一、研究意义 残留元素的晶界偏聚 钢中残留元素的积累 弹性畸变能引起平衡晶界偏聚 畸变区的溶质浓度--- 未畸变区的溶质浓度--- 卡/克分子代替（E-e） 当考虑振动熵并假定基体溶质浓度很低时， 平衡晶界偏聚理论 D.Mclean 理论 武汉科技大学 估算困难 未涉及偏聚元素之间化学作用 β-富集比d-晶界厚度 Mcleann平衡偏聚动力学 晶 界 偏 聚 理 论 平衡晶界偏聚理论 平衡偏聚动力学曲线 武汉科技大学 非平衡晶界偏聚理论 非平衡晶界偏聚理论 晶 界 偏 聚 理 论 I+V=C 降温 保温 偏聚 解聚 武汉科技大学 *