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      大直徑厚壁管脫溶區的結構分析

      來源:不銹鋼管編輯 發布時間:2020-06-03 次瀏覽

      如前所述,如果鋁銅4%大直徑鋼管的時效溫度不高,盡管其硬度(見圖12.3)和電阻率在初始階段發生了很大變化,但此時人們仍無法從光學顯微鏡上發現大直徑鋼管的結構變化。為了解決這個問題,紀尼埃和普賴斯頓獨立拍攝了勞埃的大口徑鋼管單晶老化照片。發現除了鋁晶格的正常衍射點外,還有一些異常衍射條紋,但沒有任何新相的跡象。如圖如12.7所示。根據勞厄的照片,在這種狀態下的不銹鋼晶體的互易空間被制造,并且對應于異常衍射條紋獲得了平行于基體點陣的三(100)個方向的三組互易線。因此,可以想象,在老化之后,一些銅原子聚集在單晶的(100)表面上。組成圓盤狀薄片的富銅區,這些銅原子不會離開晶格節點。根據初步估計,這些富含銅的脫溶區非常薄,只有大約2 埃,因此它們破壞了這些方向上的矩陣晶體中的電子周期分布。因此,出現了異常衍射。這樣的脫溶區被稱為紀尼埃-普賴斯頓地區,也就是所謂的共和黨地區。后來,我們在電子衍射照片上也看到了這種異常衍射。經過分析,我們得到了與X光分析相同的結果。等離子體區域的大小和形狀也可以通過X光小角散射來確定。圖12.8是用這種方法拍攝的照片。拍照時,樣品為平行于X光,的大直徑鋼管單晶,一組平行于水平面的高斯光束區域在照片上產生垂直散射。垂直于水平面的一組光束(包括X光光束)產生水平散射;第三組的盤面垂直于X光,這通常會產生圓形散射,但由于圓環太小,它不能顯示在圖上。等離子體區域的直徑隨有效溫度而變化,在室溫下約為50 埃。100時為200 埃。600 埃,304不銹鋼無縫150。

      根據X光衍射強度的分布,一些工作人員專門分析不銹鋼無縫鋼管了高斯光束區域的結構。獲得的主要結果基本相同。至于某些細節上的差異,很難用實驗來驗證。圖12.9是通用零件區域的右半部分(左半部分相同)的橫截面,這是格羅耳德設想并普遍采用的模型。繪圖平面平行于(100)平面,而(001)和(010)垂直于繪圖平面。當一層銅原子(圖中的黑點)集中在(001)面上時,附近的晶格一定會扭曲。兩側相鄰鋁原子層之間的間距沿001方向縮小,銅原子的半徑約為鋁原子半徑的87%。因此,有理由認為兩個最近的鋁原子層之間的間距的收縮約為10%。相鄰原子層之間的距離也會不同程度地縮小,離銅原子層越遠,收縮越小??梢钥闯?,畸變能主要集中在銅原子層的邊緣,因為在邊緣附近晶格畸變最大。鋁原子不會混入銅原子層中,否則會阻礙相鄰鋁原子層的收縮,或者原子表面會彎曲,需要較大的畸變能。通常認為在銅原子層的相鄰原子中沒有(或幾乎沒有)銅原子。雖然已經進行了許多計算,但是層間間距的收縮和石墨區域中的銅含量還沒有達到與實驗完全一致的結果。

      近年來,通過透射電子顯微鏡觀察到等離子體區域的出現,這與X光分析的結果相同。圖12.10顯示在(001)平面上的等離子體區域照片中的不銹鋼膜的取向為(110),這相當于4 埃的等離子體區域的厚度和大約80 埃的直徑。雖然這些區域非常小,但是它們與基體點陣相干并且引起應力場,因此它們可以通過衍射對比效應顯示。對于老化時間較長的大直徑鋼管(如100下10天),在傳輸圖上可以看到相當于富銅區的黑點。其大小與X光分析的預期一致,當樣品在200進行回歸(再,T-變換)處理(12.4)時,黑點消失。脫溶區和矩陣是相干的,它們之間的表面能很小。因為銅和鋁之間的原子半徑差相對較大,所以在該區域附近會引起很大的畸變。因此,從能量的角度來看,該區域的形狀應該是盤狀的(9.5)。這與實驗一致。鉬和鐵的原子半徑比為1.1,金和鐵比為1.13。由于原子半徑的巨大差異,脫溶區或沉淀區在這些厚壁鋼管中也是盤狀的。另一方面;在具有相對接近的原子半徑并因此相變應變小的不銹鋼厚壁管中,例如,在鐵-銅、鋁-鋅和其他合金中,脫溶區應該是球形的。



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