Дипломная работа: Зернинна структура металів

Загальна кількість зерен складає:

М=m₁ +m₂ +m₃ +m₄ , (2.2)

де m₁ - кількість зерен повністю видних на шліфі;

m₂ , m₃ , m₄ - кількість зерен видних на шліфі на половину, на третину та на чверть відповідно.

Потім визначаємо середню площину перетину зерна (S_а ) по формулі:

(2.3)

де S- площина шліфа;

К- збільшення;

М- загальна кількість зерен.

Середній діаметр зерна (d_m )визначаємо по формулі:

, (2.4)

4. УЗАГАЛЬНЕННЯ ТА ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

4.1 Дослідження зернинної структури конденсатів Cu–Mo, Cu–W, Cu –Tа

Зернинна структура конденсатів мiдi (тигельної та електронно-променевої) відрізняється від матеріалів ливарного походження меншим розміром зерна, який у чистої конденсованої мiдi в залежності від умов отримання коливається у межах від 0,8 мкм, тому дослідження здійснювались методом електронної мікроскопії. На структуру металевих матеріалів, які отримуються методом вакуумної конденсації впливають різні технологічні параметри.

Важливим результатом є те, що виявлено сильний вплив легуючих елементів молібдену, вольфраму, танталу на розмір зерна мідної матриці. Однак належить відмітити те, що значної ризниці при невеликих концентраціях між зазначеними елементами не виявлено (рис. 4.1). Частки другої фази: молібден, вольфрам, тантал, принаймні на межах зерен формуються при самому малому відсотковому вмісті, тому як при цьому для усіх вивчаємих бінарних систем спостерігається різке зниження розміру зерна.

Проте при збільшенні концентрації легуючих елементів більше ніж 1% для систем Cu–Mo, Cu–W подальше зниження розміру зерна не спостерігається, крива виходить до насичення. Це пов’язано з тим, що зменшення відстані між частками не призводить до додаткового зниження розміру зерна, межі зерен застабілізовані. Тоді як для фольг Cu–Ta спостерігається подальше зменшення розміру зерна до 0,05 мкм, при вмісті ~1 ваг. %. Цей важливий експериментальний результат засвідчує про наноструктурний стан фольг Cu–Ta.

Сильним технологічним фактором, який ефективно впливає на розмір зерна є температура поверхні конденсацiї (температура пiдложки Т_п ). У бінарних системах Cu–Mo, Cu–W, Cu–Tа залежність розміру зерна мідної матриці послаблюється у порівнянні з конденсатами чистої міді. Так збільшення Т_п від 100 ⁰ C до 450 ⁰ C призводить до збільшення розміру зерна в два рази. Це пояснюється тим, що частки другої фази, які розташовані по межам зерен, їх стабілізують.

Відпал проводили у інтервалі температур 400-900 °С на протязі 0,25-4 часів. Наприклад, для системи Cu-W при збільшенні температури відпалу від 600 °С до 900°С середній розмір зерна поступово зростає і складає біля 0,35 і 0,45 мкм відповідно (рис. 4.2), гістограми розподілення зерен по розмірам мають різний вид (рис. 4.3), це потребує подальшого вивчення цих об'єктів дослідження.

Виявлені явища стабiлiзацiї розміру зерна для бінарних систем Cu–Mo, Cu–W, Cu–Tа є дуже важливим чинником для отримання конденсатів або покриттів з дрібним розміром зерна, так як структура та розмір зерна визначають фізичні властивості матеріалу. Важливим чинником є те, що стабільність розміру зерна зберігається в широкому температурному інтервалі, до 500 ⁰ C, в той час як у мідних сплавів ливарного походження зберігається лише до 350 °C.

Сu-W, Т_п =40-140 ºС Сu-Ta, Т_п =40-140 ºС

Збільшення у 10000 раз Збільшення у 10000 раз

Рисунок 4.1 Електронно-мікроскопічне зображення конденсатів Cu-W, Cu-Tа

Cu-W, T_відп =900 °С, 30' Cu-W, T_відп =600 °С, 30'

Збільшення у 10000 раз Збільшення у 10000 раз

Рисунок 4.2 Електронно-мікроскопічне зображення конденсатів Cu-W після відпалу