Визначення розміру кристалітів. Основні параметри.

У однофазній структурі полікристалічного металу кристаліти (зерна) мають величину, яка визначається числом зародків (наприклад, центрів кристалізації) і лінійною швидкістю їх росту. Якщо центри кристалізації рівномірно розподілені в об'ємі і швидкості їх росту у різних напрямах однакові, то зерна, що утворюються, виявляться опуклими багатогранниками, формою близькими до кубічного октаедра (див.рис. 3.1, а). При цьому середній кут між гранями в плоскому перетині дорівнює 120°, а число зерен, що мають загальне ребро, дорівнює трьом. Це означає, що плоский перетин зерен найчастіше має форму більш менш правильного шестикутника.

а б

Рисунок 3.1 – Типова об'ємна форма зерна (а) і перетин зеренної структури (б) випадковою площиною (шліфом) по А-А

Для кількісної оцінки матеріалу з такою структурою використовують наступні параметри:

1 Середній поперечник (умовно - діаметр) зерна на площині шліфа d (мкм або мм).

2 Середній об'ємний поперечник (об'ємний діаметр) - D_V (мкм або мм).

3 Питома поверхня меж зерен (в одиниці об'єму) - S_V (мм²/мм³).

4 Число зерен в одиниці об'єму - N_V (1/мм³).

5 Бал (номер) зерна - умовне число, що зростає при подрібненні зерна.

Всі перераховані характеристики є середніми величинами і не описують мінливість розмірів зерен. Для врахування мінливості використовують розподіл зерен по розмірах - функцію N_V (D) і її характеристики:

а) моду розподілу найбільш поширеного розміру зерен D_m (D_m загальному випадку не дорівнює );

б) середнє квадратичне відхилення розміру зерна від середнього - Q_D (мкм або мм).

Надалі буде послідовно розглянутий зв'язок між цими величинами, вказана область їх використання і описані основні експериментальні методики їх визначення.

Найбільш прості величини це d і D. При цьому слід враховувати, що об'ємний діаметр D завжди більший, ніж плоский діаметр d, оскільки площина шліфа лише в окремих випадках проходить через центр зерна (див. рис. 3.1, б). Величини D_V, і d зв'язані приблизним співвідношенням

. (3.1)

Проте, часто величини d і D приймають рівними одна одній.

Легко встановити зв'язок між питомою поверхнею меж зерен S_V і їх поперечником (d або D). Поверхня сфери діаметром D дорівнює πD², а з урахуванням того, що кожна межа відноситься до двох зерен, - πD²/2. Розділивши цюповерхню на об'єм зерна πD³/6, отримаємо питому поверхню:

(3.2)

Багато фізичних і механічних властивостей простим чином пов'язано з S_V. Так, наприклад, твердість, міцність, коерцитивна сила лінійно залежать від S_V в широкому інтервалі її зміни. Питома поверхня меж S_V, є зручнішою (хоча і менш звичною) характеристикою структури, ніж поперечник зерен, оскільки d і D втрачають сенс, якщо форма зерна істотно відрізняється від сферичної. Тому методики, засновані на прямому визначенні S_V, тобто ті, що не використовують формулу (3.2), є переважними. Знаючи питому поверхню меж, можна визначити умовну характеристику поперечник зерна D, обертаючи формулу (3.2) в D = 3/ S_V.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Основні теоретичні відомості	\|	Розподіл зерен по розмірах

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.