4 / 11
К.О. Базалеева, Е.В. Цветкова, Э.В. Балакирев
120
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 5
Результаты и их обсуждение.
По результатам фазового рентгеноструктур-
ного анализа исследуемый аустенитный сплав, полученный методом СЛП, пред-
ставляет собой однофазный
-твердый раствор. Его микроструктура приведена
на рис. 1. В поперечном сечении образца наблюдаются дугообразные ванны
расплава диаметром
80 мкм и глубиной
40 мкм, внутри которых располагает-
ся множество ячеек кристаллизации стержнеобразной формы (см. рис. 1,
а
и
б
).
Диаметр этих ячеек составляет примерно 0,5 мкм, а их длина
на порядок
больше. На рисунках хорошо видно, что ячейки кристаллизации объединены в
некоторые области (фрагменты), внутри которых вытянутые ячейки ориенти-
рованы одинаково. На микрофотографии, полученной методом ПЭМ (см.
рис. 1,
в
), видно, что границы ячеек кристаллизации в аустенитном сплаве пред-
ставляют собой объемные сплетения дислокаций, подобные тем, что формиру-
ются в процессе пластической деформации.
Таким образом, границы ячеек кристаллизации и границы деформацион-
ных ячеек в исследуемой структуре совпадают. По всей видимости, полученный
результат объясняется высокими термическими напряжениями, возникающи-
ми при резком охлаждении сплава, а формирование дислокационных сплетений
является механизмом релаксации этих напряжений [6, 7].
Известно, что при концентрационном переохлаждении расплава увеличе-
ние положительного grad
T
от фронта кристаллизации в глубь жидкого металла
приводит к изменению формы кристаллов: дендриты сначала сменяются на
ячеистую структуру, а затем на кристаллы с гладкой поверхностью, что практи-
чески никогда не реализуется в металлических материалах [8]. Приведенные
результаты структурных исследований согласуются с литературными данными,
из которых известно, что при скоростях охлаждения расплава, реализующихся
при лазерном воздействии, наиболее характерной является ячеистая структура
[9, 10]. Также есть работы, в которых показано, что границы ячеек кристаллиза-
ции после СЛП в никелевых и аустенитных сплавах представляют собой объем-
ные сплетения дислокаций [1, 11].
Однако дислокационная ячеистая структура, как правило, не выявляется
при металлографическом анализе. Было сделано предположение, что на грани-
цах ячеек присутствуют сегрегации атомов
легирующих элементов, которые создают
контраст, выявляемый металлографически.
По результатам рентгеновского микро-
спектрального анализа удалось установить,
что концентрация Cr и Mo на границах
ячеек больше, чем в их центральной части
(таблица), что подтверждает высказанное
предположение. Формирование таких се-
грегаций может существенно стабилизиро-
вать дислокационные границы ячеек.
Распределение легирующих
элементов по ячеистой структуре
Элемент
Элементный состав, % вес.
Центр
ячейки
Граница
ячейки
Si
0,6
0,1
0,8 ± 0,1
Cr
16,8
0,1
17,6
0,1
Mn
1,1
0,1
1,0
0,1
Ni
11,5
0,1
11,8
0,1
Mo
2,0
0,1
2,7
0,1