www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Большинство конструкционных материалов, прежде всего, металлов используются в виде поликристаллов и неотъемлемой частью их структуры являются большеугловые границы зерен. Поэтому неудивительно то большое внимание, которое уделяют границам зерен исследователи различных специальностей. Границы зерен влияют на многие практически важные свойства материалов и уже более ста лет являются объектом исследования, однако лишь за последние два десятилетия наука о границах зерен претерпела коренные изменения, что привело к возникновению новых направлений исследований, их быстрому развитию и в результате появлению большого количества публикаций, среди которых следует отметить книги [1—3], журнальные обзоры последних лет [4—7], а также труды ряда конференций [8—12]. Результаты этих исследований являются основой для установления связи между изменениями структуры границ зерен и свойствами материалов.

В настоящее время ясно, что решение этого важного научного и практического вопроса является комплексной проблемой, включающей знание структуры большеугловых границ зерен и ее перестроек при взаимодействии с дефектами кристаллической решетки: вакансиями, примесями, дислокациями, а также планарными дефектами. Кроме того, большое значение имеет изучение поведения границ зерен в деформационных и рекристаллизационных процессах: зернограничном проскальзывании, миграции границ с учетом взаимодействия границ с решеточными дефектами. Только при решении всех этих проблем возможно выяснение роли границ в формировании структуры реальных материалов, развитии фазовых превращений, управлении механическими свойствами твердых тел. Такой подход и использован в данной книге.

В гл. I рассмотрено современное состояние вопроса о структуре большеугловых границ зерен, кратко описаны экспериментальные методы ее исследования, представлены строения границ разных типов. Особое внимание в главе уделено еще дискуссионной в настоящее время проблеме фазовых переходов в границах зерен, развитию нового подхода к описанию неравновесного состояния границ.

Гл. II посвящена проблеме формирования зеренной структуры и статистике границ зерен в реальных материалах. Подробно рассмотрены дефектная структура и особенности строения границ деформационного и рекристаллизационного происхождения.

В гл. III обсуждаются результаты исследований взаимодействия границ зерен с другими дефектами кристаллической решетки. Хотя в этом вопросе еще остается много неясных моментов, в настоящее время представляются принципиально понятными основные изменения структуры границ в процессах взаимодействия с решеточными дефектами и доказано существование неравновесных границ зерен, образующихся при поглощении границами дислокаций решетки.

Гл. IV содержит описание экспериментальных методов изучения зернограничного проскальзывания — важного механизма высокотемпературной деформации поликристаллов. Рассмотрены феноменология и механизмы разных типов проскальзывания, обнаруженных при испытаниях би-кристаллов, являющихся модельными объектами для исследования этого процесса. Представлены данные об особенностях зернограничного проскальзывания в три- и поликристаллах, где проскальзывание развивается совместно с аккомодационными процессами.

В гл. V рассмотрены результаты исследований миграции границ зерен, описана феноменология и обсуждаются современные представления о механизме этого процесса. Особое внимание уделено вопросу взаимодействия мигригующей границы с вакансиями и дислокациями. Показано, что поглощение границами этих дефектов решетки оказывает существенное влияние на развитие рекристаллизации, а именно на процессы зарождения новых зерен и их роста, на аномальный рост зерен после малых степеней деформации.

Результаты исследований роли границ зерен в осуществлении пластического течения поликристаллов рассмотрены в гл. VI. Подробно обсуждаются результаты исследований поведения границ зерен при холодной и горячей деформации, явлениях сверхпластичности и межзеренной хрупкости. Особое внимание уделено экспериментальному установлению корреляций между процессами на границах зерен и свойствами материалов.

Таким образом, в книге обосновано положение, что границы зерен являются активным элементом структуры поликристаллических материалов. При деформации, рекристаллизации в границах происходят различные перестройки, которые являются не только непосредственной реакцией структуры границ зерен на внешние воздействия, но и следствием взаимодействия границ с другими дефектами решетки. Учет этих эффектов весьма важен для создания физической теории пластической деформации поликристаллов, которая синтезирует наши знания о деформационных процессах как внутри, так и на границах зерен. Данные об изменениях структуры границ имеют непосредственное значение и для других областей физики металлов и материаловедения: теории фазовых превращений, текстурообразования и рекристаллизации.

Назад, на страницу описания