ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Доменная структура, формирующаяся при мартенситном превращении из "Обратимая пластичность кристаллов" Мартенситным превращением обычно назвают специфическое бездиф-фузионное полиморфное превращение, наблюдающееся при охлаждении кристаллических твердых тел. Мартенситное превращение осуществляется кооперативным механическим движением атомов кристаллической решетки, перемещения которых имеют упорядоченный характер. Относительные смещения соседних атомов невелики и обычно составляют только небольшую часть межатомного расстояния. Однако в результате этих смещений элементарная ячейка кристаллической решетки перестраивается, и мартенситное превращение можно считать сводящимся к деформации элементарной ячейки исходной фазы. В процессе мартенситного превращения все время сохраняется сопряжение фаз на межфазной границе, что возможно благодаря согласованию ориентации межфазной границы с характером деформации элементарной ячейки при мартенситном превращении. [c.140] То обстоятельство, что для перестройки кристаллической решетки достаточно небольших атомных смещений, а также сохранение упорядоченного сопряжения фаз на границах объясняют высокую скорость и атер-мический характер роста мартенситных кристаллов. Скорость движения фронта мартенситного превращения может достигать 10 м/с, т.е. может сравниваться по порядку величины со скоростью звука в кристалле. [c.140] Требование минимальности упругой энергии обусловливает форму мартенситных включений в виде пластин, ориентированных специальным образом относительно кристаллографических осей исходной решетки Понижение упругой энергии системы происходит также путем пластиче ской деформации - возникновения внутри пластинчатых кристаллов дисло каций и разбиения их на тонкие плоскопараллельные домены (двойники) взаимно компенсирующие упругие поля друг друга. Пластинчатые кристал лы в свою очередь образуют упорядоченные ансамбли. В результате воз никает сложная иерархическая структура, состоящая из ансамблей, пластин доменов (подробнее см. [268]). [c.141] Возможная схема атомной перестройки в процессе мартенситного превращения изображена на рис, 5.1, Исходная решетка/1 обладает симметрией С4 (аналог кубической решетки) и содержит два атома в элементарной ячейке. При мартенситном превращении можег возникнуть одна из двух кристаллических решеток, Мх или Мг, обладающих симметрией ромба (аналоги ромбической решетки). Перестройка элементарной ячейки осуществляется путем сдвига на вектора, в результате которого элементарная ячейка перекашивается на угол а. Решетки Мх и Мг являются двойниковыми аналогами, и, следовательно, они способны создавать структуру чередующихся двойников. Наличие двух двойниковых конфигураций облегчает образование макроскопического мартенситного домена, возникающего в объеме кристалла и зажатого окружающей средой (рис. 5.2). [c.141] Обратим внимание на то, что в мартенситной фазе (см. рис. 5.1) атом, находящийся внутри изображенной элементарной ячейки, имеет два равновесных положения. Такая ситуация показана с той целью, чтобы пояснить, что мартенситное превращение в сплаве может привести к изменению упорядочения. Исходная фаза А заведомо упорядоченная, а фазы тлМг частично разупорядоченные. Частичное разупорядочение состоит в том, что упомянутые атомы, не покидая своей элементарной ячейки, могут занимать различные положения в разных ячейках одной и той же фазы. Детальный анализ различных аспектов мартенситных превращений содержится в ряде монографий и обзоров (см., например, [266—269]). Очень важной с точки зрения обсуждаемых здесь проблем особенностью мартенситных превращений является их обратимость [270]. Обратное превращение мартенситной фазы в исходную при нагреве обладает теми же особенностями кинетики, что и прямое. При обратном превращении атомы возвращаются в исходное положение по тем же путям, по которым они двигались в случае прямого превращения. [c.142] Таким образом, роль упругих напряжений при мартенситных превращениях черзвычайно велика внешние напряжения могут смешать точку равновесия фаз внутренние напряжения, сопровождающие рост включений мартенсита, обусловливают их размеры и форму, влияют на кинетику превращения. Поэтому теоретическое описание мартенситных превращений, ставящее перед собой задачу объяснить пространственное распределение фаз, их форму и взаимное расположение, должно последовательным образом учитьшать воздействие внешних и внутренних упругих полей. [c.143] Если Titk то на границе раздела возникает скачок некоторых элементов тензора напряжений, а потому на поверхности контакта фаз возникают упругие напряжения. [c.144] Выясним прежде всего, при каких деформациях превращения на поверхности раздела с единичным вектором нормали п обязательно выполняется условие =0. [c.144] Сказанное выше относится к шюскопараллельным доменам двух типов, однако возможно существование полисинтетических кристаллов, составленных из доменов более чем двух типов, а также доменных структур, в которых роль доменов играют сами полисинтетические образования. Кристаллы с простейшей доменной структурой могут являться элементами структуры более высокого порядка. Согласование этой структуры с условиями совместности типа (5,8) приводит к уменьшению энергии межфазных границ. Эта иерархия структур в принципе позволяет описать довольно спожные гетерофазные системы, возникающие при мартенситных превращениях. [c.147] Под термоупругим мартенситным превращением обычно понимают такое мартенситное превращение, при котором возникающие мартенситные кристаллы обратимым образом меняют свои размеры, согласуясь с изменениями температуры непрерьшно растут при понижении температуры, а также уменьшают свои размеры и в конечном счете исчезают по мере повышения температуры. [c.147] Вернуться к основной статье