Мартенситне перетворення
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Мартенситне перетворення

Мартенситне перетворення , поліморфне перетворення (див. Поліморфізм ), при якому зміна взаємного розташування складових кристал атомів (або молекул) відбувається шляхом їх впорядкованого переміщення, причому відносні зсуви сусідніх атомів малі в порівнянні з междуатомним відстанню. Перебудова кристалічної решітки в мікрообластях зазвичай зводиться до деформації її вічка, і кінцева фаза М. п. може розглядатися як однорідно деформована вихідна фаза. Величина деформації мала (~1—10 %) і відповідно малий, в порівнянні з енергією зв'язку в кристалі, енергетичний бар'єр, що перешкоджає однорідному переходу вихідної фази в кінцеву. Необхідна умова М. п., яке розвивається шляхом освіти і зростання областей стабільнішої фази в метастабільній, — збереження впорядкованого контакту між фазами. Впорядкована будова міжфазних кордонів при крихті бар'єру для однорідного фазового переходу забезпечує їх малу енергію і високу рухливість. Як наслідок, надлишкова енергія, необхідна для зародження кристалів нової фази (мартенситних кристалів), мала і при деякому відхиленні від рівноваги фаз стає порівнянною з енергією дефектів, присутніх у вихідній фазі. Тому зародження мартенситних кристалів відбувається з великою швидкістю і може не вимагати теплових флюктуаций. Унаслідок дії фази, що утворилася, на вихідну фазу енергетичний бар'єр для переміщення кордону фаз істотно менший, ніж для однорідного переходу; при невеликих відхиленнях від рівноваги він зникає — кристал зростає із швидкістю порядку звуковий і без теплової активації (перетворення можливе при температурах, близьких до абсолютного нуля).

загрузка...

  Істотну роль при М. п. грає внутрішня напруга що виникають із-за пружного пристосування кристалічних решіток, що сполучаються по кордонах фаз. Поля пружної напруги приводять до зсуву точки рівноваги взаємодіючих фаз відносно положення дійсної термодинамічної рівноваги для ізольованих, неспотворених фаз; відповідно, температура початку М. п. може значно відрізнятися від температури дійсної рівноваги. Прагнення до мінімуму пружної енергії напруги визначає морфологію, внутрішню структуру і взаємне розташування мартенситних кристалів. Нова фаза утворюється у формі тонких пластинок, певним чином орієнтованих відносно кристалографічних осей. Пластинки, як правило, не є монокристалами, а є пакетами плоскопаралельних доменів — областей нової фрази, що розрізняються орієнтуванням кристалічної решітки (двійники). Інтерференція полів напруги від різних доменів приводить до їх часткового знищення. Подальше зменшення пружних полів досягається утворенням ансамблів із закономірно розташованих пластин. Таким чином, в результаті М. п. утворюється полікристалічна фаза зі своєрідним ієрархічним порядком (ансамблі — пластини — домени) в розташуванні структурних складових.

  Зростання внутрішньої напруги в процесі М. п. в певних умовах приводить до встановлення двофазної термопружної рівноваги, яка оборотно зміщується при зміні зовнішніх умов: під дією механічних навантажень або при зміні температури розміри окремих кристалів і їх число змінюються.

  Представлена картина, яка вистачає повно відповідають М. п. в сплавах кольорових металів, зазвичай в тій чи іншій мірі спотворена процесами пластичної релаксації — народженням і переміщенням дислокацій. Релаксація внутрішньої напруги робить М. п. істотно необоротними, між прямим і зворотним перетворенням виникає значний гістерезис. «Осідання» дислокацій на міжфазних кордонах зменшує їх рухливість і збільшує їх енергію, відповідно зростає бар'єр для зародження. Чим більше міра релаксації, тим при менших відхиленнях від точки дійсної рівноваги фаз може проходіть перетворення, але тим менше його швидкість і менш виразно виявляється закономірний характер продуктів перетворення. У одному і тому ж матеріалі, залежно від міри відхилення від крапки дійсної рівноваги фаз і швидкості релаксації, спостерігаються кінетично і структурно різні варіанти перетворення (швидкі «атермічеськие» М. п., ізотермічні М. п., «нормальні», по кінетиці подібні кристалізації).

  М. п. виявлені в багатьох кристалічних матеріалах: чистих металах, багаточисельних сплавах, іонних, ковалентних і молекулярних кристалах. Якнайповніше вивчені М. п. в сплавах на основі залоза, зокрема у зв'язку з гартом стали (див. Мартенсіт ). Великі перспективи практичного вживання мають можливість великого оборотного формоїзмененія при М. п. (наприклад, створення «надпружних» сплавів і виробів, поновлюючих первинну форму при нагріві після пластичної деформації, — «ефект пам'яті»), а також зв'язок М. п. з появою надпровідних властивостей в деяких металах. М. п. (часто у поєднанні з дифузійним перерозподілом компонентів і зміною атомного порядку) складають основу багаточисельних структурних перетворень, завдяки яким за допомогою термічної і механічної обробки здійснюється направлена зміна властивостей кристалічних матеріалів. Значний вклад до вивчення М. п. внесли роботи радянських учених (Р. Ст Курдюмов і його школа).

 

  Літ.: Курдюмов Р. Ст, Явища гарту і відпустки стали, М., 1960; Фізичне металознавство, під редакцією Р. Кана, випуск 2, М., 1968; Недосконалість кристалічної будови і мартенситні перетворення. Збірка статей, М., 1972.

  А. Л. Ройтбурд.