Новости

Новости

Мезотекстура и кластеры


Нерегулярные границы образуют в поликристалле сплошную сеть. Действительно, регулярную границу описывает рациональная матрица поворота ||aij|| (из рациональных дробей). Произведение таких матриц также рационально. Обход зерен 1—2—3—1 вокруг общего ребра даст поворот

- единичную (рациональную) матрицу ||Iij|| от возвращения в исходное положение. Ho тогда из ||aij|| рациональна одна матрица (или три, или ни одной), но не две. А иррациональных может быть только две или три. Значит, всякая описываемая ими нерегулярная граница на любом своем ребре имеет продолжение на другую грань зерна (либо на две — ветвится). В системе нерегулярных границ нет края, “наружного периметра”: это замкнутые непрерывные поверхности, пронизывающие поликристалл.
По нерегулярным границам много быстрее проскальзывание, и потому после большой деформации типа сверхпластичности их сеть выявляется как рельеф сдвига по границам. Длина линий сдвига - в 15...20 зерен, а расстояние между ними - 3...8 зерен.
Регулярные границы, напротив того, должны часто встречаться по три в одном стыке, образуя гнезда зерен, имеющих общую решетку совпадений. Если среди всех границ регулярные составляют долю р, то с вероятностью р данная граница двух зерен проходит внутри кластера. Поэтому разрушение сколом иногда идет по общей плоскости на площадке в несколько зерен.
Кластерное распределение ориентировок решетки g(r) может описывать функция когерентности ориентировок К(р) = — тензор корреляций ориентировок (его удобное “бескоординатное” представление - разложение по сферическим гармоникам). Усредняемая по всему объему К(р) указывает степень корреляции ориентировок g(r) на расстоянии р. Если расстояния р >> d, то К(р) описывает обычную кристаллографическую текстуру (распределение ориентировок зерен в среднем). Ho на расстояниях 1,5...3,5d эта функция, измеренная для аустенитной стали, оказалась отлична от среднего по объему при р —> 00. Это указывает, что есть кластеры закономерной взаимной ориентировки в 2...3 зерна поперечником. Промеры в сканирующем электронном микроскопе ориентировок в 25 000 точек выявили, что в никеле после одноосной кристаллизации из расплава взаимный разворот смежных зерен (“первых соседей”) отличается от разворота “третьих соседей” и “седьмых соседей”.
Две оставшиеся степени свободы границы — ее ориентировка m относительно решетки. Они в закаленной аустенитной стали (18%Cr, 9%Ni) оказались распределены равномерно. Ho вообще для достоверных суждений о пяти степенях свободы нужен огромный объем измерений.
Может оказаться, что решетка совпадений существует, но индексы плоскости границы (m1 и m2 — в обоих зернах) иррациональные. Тогда граница нерегулярная (и по непериодичности своего устройства, и по большой энергии). Так, в крупнозернистом никеле решетку совпадений имели 50% границ зерен, но только 1/8 из них были в положении низкой энергии.
Граница иррациональной ориентировки m1, m2 отличается от “навек нерегулярных” границ (не имеющих решетки совпадений) тем, что может повернуться (при миграции) в регулярное положение с низкой энергией. Отсюда разное поведение границ при росте зерна: если она собственно нерегулярная, то стремится уменьшить свою площадь, а если имеет решетку совпадений (и существует положение m1, m2 с наименьшей энергией), то она поворачивается к нему (чаще — к симметричной границе наклона).