Оствальдівське дозрівання нанодисперсних фаз в металевих сплавах (огляд)

Abstract

В огляді проведено аналіз кінетики оствальдівського дозрівання нанодисперсних фаз в металевих сплавах, за умови, що ріст (розчинення) наночастинок зміцнюючої фази контролюється одночасно матричною дифузією, дифузією вздовж дислокаційних трубок і швидкістю переходу атомів через міжфазну границю розділу (вагнерівський механізм росту). Встановлено, що загальною закономірністю різних механізмів росту (розчинення) наночастинок в процесі дозрівання є їх не поодинока дія, а одночасна. Кількість задіяних механізмів росту (один, два, три) залежить від багатьох факторів, зокрема: хімічного складу нанодисперсної фази, умов експлуатації (зміни механічних навантажень, температурних режимів, зовнішнього середовища), технологічних умов синтезу тощо. Показано, що коли ріст (розчинення) наночастинок в процесі оствальдівського дозрівання контролюється одночасно коефіцієнтом матричної дифузії і коефіцієнтом дифузії вздовж дислокацій , то відповідна функція розподілу частинок за розмірами залежить від одного параметру , який змінюється в межах , де – визначає співвідношення між дифузійним і дислокаційним потоками. У випадку, коли одночасно діють три механізми росту (розчинення), загальний потік , який відповідає масообміну між частинками і матрицею, складається із трьох частин: , де кінетична складова визначається кінетичним коефіцієнтом . Тоді відповідна функція розподілу наночастинок за розмірами залежить від двох параметрів і , які визначають співвідношення між дифузійним ( ) і кінетичним потоками ( ). Можливість реалізації на практиці пропонованих механізмів росту наночастинок в процесі оствальдівського дозрівання може бути підтверджена або спростована шляхом порівняння експериментальних і теоретичних даних. Приведені в огляді результати співставлень експериментальних гістограм з теоретично розрахованими кривими вказують на реалістичність пропонованих механізмів укрупнення наночастинок дисперсних фаз в процесі дозрівання.