Дипломная работа: Друга фаза композитів на основі міді, що виготовлені методом осадження у вакуумі

4.1 Стабільність виділень другої фази в бінарних дисперсно-зміцнених композитах вакуумного походження

Вивчення впливу відпалу є дуже важливим з кількох причин. Так основа необхідної жароміцності дисперсно-зміцнених композитів − збереження дисперсності гетерофазної структури. Як відомо, «огрубіння» структури (процеси коагуляції, сегрегації) має дифузійну природу. Процеси дифузії прискорюються при підвищенні температури, і дослідження впливу відпалів при підвищених температурах на структуру дисперсно-зміцнених композитів дозволяють прогнозувати їх поведінку при температурі експлуатації. До того ж відпал є важливою технологічною операцією термічної обробки.

Відпал проводили вар’юючи температуру в інтервалі 500 – 900 оС та час в інтервалі від 30 хв. до 3 год. На електронно-мікроскопічних знімках вимірювався розмір часток, у випадку їх округлої форми приймали діаметр частки, а якщо форма часток інакша, розраховували за площею, яку займає частка, її еквівалентний діаметр. На основі отриманих даних будувались гістограми розподілення, перевірялась статистична гіпотеза відповідності нормальному розподіленню, згідно чого експериментальні дані і апроксимувались.

На рисунках 4.6 – рис. 4.10 приведена структура дисперсно-зміцнених композитів після відпалу. Під його впливом в усіх досліджених системах змінюеться густина часток на одиниці площи. Крім того в частках другої фази системи Cu-Fe при температурі 800 о С протікає поліморфне перетворення зі зміною контрасту (рис. 4.6) та характеру зв’язка з матрицею. З теорії відомо, що навіть при частковій втраті когерентності в кілька разів зростає модуль зміцнення. Це явище може бути використане в на практиці.

На рисунках 4.11 – 4.13 наведені гістограми розподілення часток за розмірами після різних режимів відпалу, також показані характеристики розподілення: середній діаметр та дисперсія. Прийнято вважати, що кожній температурі та тривалості відпалу відповідає певний розмір часток. Проте, дані електронної мікроскопії вказують, що спостерігається полідисперсна система часток. Можливо ця невідповідність між теоретичною оцінкою механічних властивостей, наприклад по Оровану, та експериментальних даних пов’язана з цим спрощенням. Також з отриманих даних видно, що характер розподілення часток за розмірами залежить від температури та часу витримки при відпалі (рис. 4.11–4.13). Зі збільшенням часу витримки чи температури відпалу кількість дрібних часток зменшується, максимуми на кривих знижуються, а дисперсія збільшується, хоча для системи Cu-Ta спостерігається її зниження (рис. 4.13).

Розглядаючи отримані експериментальні дані можна відмітити, що зміна розміру часток у всіх системах протікає певним чином у наступній послідовності, найбільш наглядно це виражено в системах Cu-Mo, Cu-Co:

1.  Спочатку спостерігається зниження середнього розміру часток (рис. 4.11, 4.12 (б)) відносно вихідного стану. Це можна пояснити, наприклад, зміною характеру контрасту на частках у випадку первинних та відпалених зразків або, що вірогідніше, розпадом пересиченого твердого розчину з утворенням більш дисперсних часток. Проте встановлення причин цього явища потребує подальших досліджень.

2.  Потім спостерігається монотонне підвищення середнього діаметру часток з одночасним підвищенням дисперсії, що пояснюється подальшим розпадом пересиченого твердого розчину та коагуляцією часток (рис. 4.11, 4.12 (в, г) та рис. 4.13 (в)).

Характерно те, що у поведінці системи з найбільшою невідповідністю атомних розмірів розчинника та розчинного є деякі особливості (рис. 4.13):

1.  Деградація другої фази відбувається значно повільніше у порівнянні з іншими системами.

2.  Відзначається деяке зниження дисперсії розміру часток у порівнянні з вихідним станом.

Відпал повинен впливати і на зеренну структуру композитів. На рис. 4.14 наведена зеренна структура дисперсно-зміцених композитів у вихідному стані та після високотемпературного відпалу.

Видно, що темп зміни зерневої структури, перш за все величини зерна, для різних систем відрізняється. Найбільш сильно зернева структура змінюється в системі Cu-Co, в системі Cu-Та зміни спостерігаються лише у вигляді границь зерен. Тож зміни у зернистій структурі матриці корелюють із змінами на рівні часток, хоча значно запізнюються у відношенні до них.

Встановлено, що деградація структури у вивчених системах відбувається у певній послідовності, але швидкість процесу залежить від розчинності другого компоненту в матриці та від його атомного радіусу.

Зміни у зернистій структурі матриці корелюють із зміною морфології часток, хоча значно запізнюються у відношенні до них. Найбільшою структурною стабільністю володіють композити на основі системи Cu-Ta.

а – вихідний стан; б – відпал (800 о С, 1 час); в – відпал (900 о С, 1 час)

Рисунок 4.13 – Гістограма розподілення часток другої фази композиту Cu-Ta в вихідному стані та після відпалу

5. Економічне обгрунтування і оцінка дипломної роботи

5.1 Обґрунтування дослідження

Дана робота є частиною дослідження, яке проводиться у рамках держбюджетної теми М 2016 та виконується кафедрою «МіТОМ» НТУ «ХПІ». Був складений кошторис витрат на проведення науково-дослідницької роботи. При складанні кошторису враховувалося, що для виконання даного дослідження необхідно 4 місяці повноцінної роботи дослідників і керівників дослідження.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7