Курихина Татьяна Валерьевна

В работе выполнены расчеты кинетики фазовых превращений неравновесных твердых растворов бинарных сплавов: Fe-2 Cr( ат.%), Fe-4 Cr (ат.%), Fe-24Cr (ат.%). В литературе [1] имеются сведения о влиянии предварительной  термической обработки (ТО) на размеры нитридов железа после  азотирования. С помощью программы «Termodin» [2, 3] рассчитаны размеры кластеров, коэффициенты диффузии при температурах изотермической выдержки, время зарождения  и время роста кластеров, скорость зарождения и скорость роста кластеров, образующихся на начальных стадиях распада пересыщенного твердого раствора.  Рассчитана кинетика формирования заданной объемной доли σ фазы. Полученные расчетные данные позволяют управлять структурой сплавов в зависимости от режимов термической обработки.

Предложен энергетический метод расчета скорости деградации неравновесной структуры в процессе эксплуатации материалов. Используя дифференциально сканирующую калориметрию, предоставляется возможность определить наличие фазовых превращений при старении сплавов, при распаде пересыщенных твердых растворов, при вторичной кристаллизации, а также количественно оценить теплосодержание системы при переходе из неравновесного состояния в термодинамически равновесное состояние с выделением избыточной энергии сплава. Дифференцируя текущее значение избыточной энергии по времени можно определить значение коэффициента химической активности в ходе фазовых превращений, протекающих в сплавах при рабочих температурах. Впервые выведена расчетная зависимость изменения скорости диссипации энергии χ от начальной величины избыточного химического потенциала.

Выполнен расчет влияния температурно- временных параметров предварительной термической  обработки конструкционных сталей  на начальные стадии формирования тонкой структуры перед азотированием. С помощью программы «Теrmodin», разработанной на кафедре «Материаловедения» МГТУ им Н.Э. Баумана, рассчитаны критические радиусы зародышей нитрида железа,  параметры диффузии;  кинетические параметры зарождения и роста фазы Fe₄N, промежуток времени формирования заданной объемной доли γ^/  фазы при изотермической выдержке в процессе высокого отпуска для бинарных сплавов Fe-5,6%N по массе. Построены кинетические кривые распада  пересыщенного твердого раствора с образованием заданной объемной доли γ^/ фазы.  Проведены расчеты по прогнозированию режимов  предварительной термической обработки на размеры  упрочняющих фаз.

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК)  исследованы фазовые превращения в  бинарном сплаве Ni-Al (7% Al по массе),  протекающие при распаде пересыщенного твердого раствора. Показано, что процесс образования фазы Ni₃Al связан с выделением  скрытой теплоты кристаллизации.

Выполнен расчет последовательности фазовых превращений в инкубационный период распада пересыщенного твердого раствора сплава Ni-Al (93% Ni, 7% Al по массе).  С помощью построенной  диаграммы неравновесных фазовых состояний можно определить: количество ступеней превращения при распаде  пересыщенного твердого раствора, избыточный химический потенциал атомов при каждом метастабильном фазовом равновесии, массовую (объемную) долю выделившихся  фаз, химический состав образовавшихся фаз, градиент химического потенциала атомов Аl между раствором и зародышами фаз.