1. Коллекция металлографических шлифов.

2. Металлографический микроскоп с набором сменной оптики и

окуляр-микрометром; объект-микрометр.

Порядок выполнения работы

1. Установить и настроить оптику металлографического

микроскопа.

2. Изучить методику выполнения работы и условия поставленной

задачи.

3. Изучить под микроскопом коллекцию металлографических

шлифов.

4. Установить особенности строения каждого образца (размер,

форму зерна или пор, их расположение). Зарисовать микроструктуру,

описать изображение микроструктуры.

5. Методами количественной металлографии определить

характеристики микроструктуры каждого образца.

6. Результаты измерения записать в таблицу 2, построить графики

зависимостей.

7. Составить отчет о работе. Отчет должен содержать условия

задачи, описание применяемой методики исследования, рисунки

микроструктуры, ее описание, результаты количественного анализа и

выводы.

Задачи исследования

1. Изучить влияние продолжительности процесса спекания на

микроструктуру исследуемого материала и процентное содержание пор в

них. Установить оптимальное время спекания для получения механически

прочного материала.

2. Исследовать влияние усилия прессования и времени спекания на

микроструктуру и пористость спеченных материалов.

3. Исследовать влияние усилия сжатия и толщины промежуточной

прослойки на микроструктуру сварных соединеений. Определить

оптимальные значения усилия сжатия и толщины прослойки для получения

качественного соединения.

24

Контрольные вопросы

1. Что называют микроструктурой?

2. Каким методом можно определить пористость или процентное

содержание пор в материале?

Лабораторная работа №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДИСЛОКАЦИЙ

Цель работы: определить плотность дислокаций в кристаллах,

изготовлены по различной технологии.

Содержание работы

Металлографический метод обнаружения дислокаций является прямым

методом наблюдения дефектов. Дислокации на поверхности шлифа

выявляются при термическом, химическом и электролитическом травлении.

Термический метод выявления дислокаций основан на том, что при

высокой температуре в месте выхода линии дислокации на поверхность

шлифа идет процесс направленного диффузионного перемещения атомов.

Этот процесс перемещения протекает так, что устанавливается

механическое равновесие сил поверхностного натяжения и линейного

натяжения дислокаций. Это приводит к образованию ямки в месте выхода

дислокации. Атмосфера, в которой происходит нагрев, влияет на глубину и

форму ямки, поскольку меняется величина поверхностного натяжения.

Ямки на сплавах железа, меди, серебра и других металлах в

атмосфере кислорода получаются глубже, чем при нагреве в вакууме.

Вид ямок травления на дислокациях в сплаве железа с никелем после

термического травления показан на рис. 6.

Выявление ямок травления химическим путем основывается на

следующих представлениях. Растворение кристаллов происходит по такому

же механизму, что и их рост – путем обратного движения

мономолекулярных ступеней вдоль поверхности растворяющегося

кристалла. На плоской грани растворение начинается с образования

элементарной ямки – зародыша растворения.

Рис. 6. Ямки травления на дислокациях в сплаве железа с никелем.

Термическое травление при 1100°С, вакуум 10-1 мм рт. ст., X 600

В реальных кристаллах образование элементарной ямки происходит

на дислокации, поскольку вблизи дислокации понижается энергия

удаления атома с поверхности твердого тела. Понижение энергии

обусловлено искажениями решетки в зоне дислокации и присутствием

примесей (не любых), снижающих поверхностную энергию вблизи выхода

дислокации. При травлении все время идет образование зародышей

26

растворения. Они растут, расширяясь вдоль поверхности и углубляясь. Так

они достигают видимых под микроскопом размеров. Схема образования

ямки на поверхности шлифа у дислокации показана на рис. 7, а

распределение дислокаций на поверхности монокристалла кремния на рис. 8.

Форма ямок травления зависит от соотношения скорости зарождения

элементарных ямок (V3) и линейной скорости их роста (Vp). Если Vp >> V3,

то образуются мелкие плохо видимые ямки, так как при освещении они

недостаточно контрастны. Если V3 >> Vp, то ямки получаются глубокими, но

малого диаметра, их тоже можно не увидеть. На этом основан подбор

травителя для каждого материала. Отношение V3 : Vp может быть

изменено: 1) введением в кристалл осаждающейся на дислокациях

примеси, которая будет увеличивать V3; 2) введением в растворитель

замедлителя, который, адсорбируясь на ступенях, будет уменьшать