Фазовые напряжения как причина торможения распада метастабильного состояния в сверхпластичных эвтектических сплавах

Abstract

В работе обсуждаются особенности фазового состояния литых двухфазных эвтектических сплавов, проявляющих эффект сверхпластичности. Впервые высказана физическая идея о том, что наличие второй фазы в структуре сплавов, полученных закалкой от высоких температур и содержащих пересыщенные твёрдые растворы, может быть причиной возникновения внутренних упругих напряжений, которые определяются физическими свойствами и распределением этой фазы и оказывают существенное влияние на кинетику распада таких растворов. Утверждается, что одной из причин возникновения внутренних напряжений в типичных сверхпластичных эвтектических сплавах может быть различие объёмного эффекта превращения — распада пересыщенного твёрдого раствора, протекающего при понижении температуры в каждой из фаз. На примере сплава Sn–38% вес. Pb показано, что указанные упругие напряжения могут быть причиной торможения распада метастабильного фазового состояния, формирующегося в условиях неравновесной кристаллизации и последующего быстрого охлаждения сплава, что наблюдается в эксперименте.

У роботі обговорюються особливості фазового стану вилитих двофазних евтектичних стопів, що виявляють ефект надпластичности. Вперше висловлено фізичну ідею про те, що наявність другої фази в структурі стопів, одержаних загартуванням від високих температур і таких, що містять пересичені тверді розчини, може бути причиною виникнення внутрішніх пружніх напружень, які визначаються фізичними властивостями і розподілом цієї фази й істотно впливають на кінетику розпаду таких розчинів. Стверджується, що однією з причин виникнення внутрішніх напружень у типових надпластичних евтектичних стопах може бути ріжниця об’ємного ефекту перетворення — розпаду пересиченого твердого розчину, що перебігає при зниженні температури в кожній із фаз. На прикладі стопу Sn–38% мас. Pb показано, що зазначені пружні напруження можуть бути причиною гальмування розпаду метастабільного фазового стану, який формується в умовах нерівноважної кристалізації та наступного швидкого охолодження стопу, що спостерігається в експерименті.

The peculiarities of the phase state of the molten two-phase eutectic alloys exhibiting a superplasticity effect are discussed in this paper. For the first time, the physical idea is expressed that the presence of the second phase in the structure of alloys obtained by quenching from high temperatures and containing the supersaturated solid solutions can be the cause of internal elastic stresses, which are determined by the physical properties and distribution of this phase and which have a significant effect on the kinetics of decomposition of such solutions. It is stated that one of the causes of internal stresses in the typical superplastic eutectic alloys can be the difference of volume effect of transformation, i.e. the decomposition of the supersaturated solid solution, which occurs upon the lowering of the temperature in each phase. Using the example of the Sn–38% wt. Pb alloy, it is shown that these elastic stresses can cause the decomposition deceleration of the metastable phase state formed under conditions of non-equilibrium crystallization and subsequent rapid cooling of the alloy, which is observed in the experiment.