Файл: Шиняев А.Я. Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.07.2024

Просмотров: 119

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

соединения. Н а этом

ж е рисунке

приведены результаты измере­

ния температурной

зависимости

электросопротивления

сплавов

системы индий — сурьма с 65 и 80% Sb. Отмеченный

ход зави­

симости при температурах выше Тпл InSb связан с переходом его в металлическое состояние.

Введение токоподводящих контактов

в рабочую

камеру

пред­

ставляет сложную задачу при работе

с высоким

давлением .

Обычно они вводятся через з а п и р а ю щ и е

прокладки, которые

зна­

чительно деформируются при сообщении давления . В этих усло­ виях возможны разрывы подводящих контактов или их з а м ы к а ­

ние. В связи

с этим представляет большой интерес сокращение

до минимума

числа вводов при составлении любой

электриче­

ской

схемы

дл я

установки высокого давления .

Уменьшение

числа

вводов

можно получить, если использовать одни и те ж е

электроды д л я нескольких измерений. Так, в

описанных

выше

методах измерения

электросопротивления ток

нагрева

исполь­

зуется и дл я измерения электросопротивления. Число вводов мо­ жет быть еще уменьшено, если д л я их изготовления использовать термопарную проволоку [5], с помощью которой проводить последовательное изменение электросопротивления и темпера­ туры.

Чувствительность метода электросопротивления существенно зависит от давления . Об этом убедительно свидетельствуют ре­ зультаты измерения электросопротивления бария, ж е л е з а и ру­ бидия при давлениях до 200 кбар с применением двусторонних наковален Б р и д ж м е н а , приведенные в монографии Венторфа [ 6 ] . При значительном увеличении давления начало и конец фазо­ вого превращения могут быть установлены только при опреде­ ленных допущениях в отношении этого процесса.

Существование фазового перехода можно установить по гистерезисной петле электросопротивления, полученной или в цик­

ле изменения давления, или температуры

(при заданном

давле ­

нии). В работе Глозерти и К а у ф м а н а [7] при исследовании

вли­

яния давления на а—у-переход в ж е л е з е

был использован

ме­

тод электросопротивления при давлениях 25—95 кбар. Н а рис. 44

показана фотозапись гистерезисной петли

дл я цикла

измерения

температуры при 40 кбар на установке типа

«белт».

Пр и

анали ­

зе таких данных могут быть трудности определения

температу­

ры начала и конца превращения из-за размытости скачка

элект­

росопротивления. В этом случае необходима

т щ а т е л ь н а я

систе­

матизация данных. Д л я получения надежных

результатов

очень

-важно иметь т а к ж е данные о гистерезисной

петле при большем

числе циклов,

разной скорости нагрева

и

других факторов .

 

Метод электросопротивления позволяет

исследовать и явле­

ния

упорядочения в

сплавах при давлении. Влияние

давления

на

электросопротивление

упорядывающегося сплава

Си — А1

(25

а т . % ) , а

т а к ж е

его

критическую

температуру

и начало

4 А. Я. Шиняев

49

Ш 800 1200 Температура, °С

ISО0 г-

 

10

20

 

JO

 

Давлении,

xffap

 

 

//'

 

Yb

 

I7

—«T%Eu

 

 

• w%

 

 

 

 

З *

 

 

п

 

ь

 

 

 

І*

МІ ~

 

 

І

 

 

 

!/'/~ \ \\ \\

\ \-50%Ьх

 

 

 

V - J U . -

 

 

<7

W

 

 

ВО

развития

диффузионных процессов

по данным

работы

[8] показано

на

рис. 45 и 46.

 

 

 

 

Влияние давления на электросо­

противление

сплавов

тщательно

изучалось

на

примере

системы

ит­

т е р б и й — европий [ 9 ] . Иттербий

ис­

пытывает

переход

при

39,37 кбар,

который хорошо

фиксируется

по

изменению

 

электросопротивления

(рис. 47). В

европии не

было обна­

ружено каких-либо фазовых превра ­

щений

при давлениях до 110 кбар

(рис.

47). Д л я исследования влия­

ния концентрации европия на пере­ ход в иттербии были приготовлены сплавы, содержащие 5—90% Ей. Результаты измерения электросо­ противления в этих сплавах в об­ ласти давлений до 80 кбар представ­

лены

на рис. 47. Имеется

определен­

ная

концентрационная

зависимость

фазового перехода в

иттербии.

В сплаве с 50% Ей он проходит у ж е при 24,5 кбар, при этом сильно сни­ ж а е т с я величина эффекта . Тенден­ ция смещения пика в сторону мень­ ших давлений и уменьшение величи­ ны эффекта наблюдается во всех исследованных сплавах этой систе­ мы. Этот эффект является указани ­ ем на перераспределение валентных электронов в атомах компонентов этих сплавов под влиянием давле -

Рнс. 45. Температурная зависимость электро ­ сопротивления сплава Си — А1 (25 ат.%) при различных давлениях [8]. Максимум обуслов­ лен мартенснтными превращениями, у д — температура начала развития диффузионных, процессов

Рис. 40. Влияние давления на

критическую-

температуру Г к

р упорядоченной фазы Cu3 AI и

на

температуру

начала развития

д и ф ф у з и о н ­

ных

процессов

Тд [6]

 

Давление, кSap

Рис.

17. Влияние давления на фазовый пере ­

 

х о д

в сплавах иттербий — европий '[9]

нпя. В данном случае

речь может идти

о

изменении

плотности

6s, bd и 6р электронов.

 

 

 

 

Метод

термического

анализа. Термический анализ

является

методом

физического

металловедения

при

нормальном давле ­

нии. Д а н н ы е температурной зависимости

э. д. с , электросопро­

тивления и других свойств при правильном выборе сплавов по­

зволяют выявить все особенности строения

д и а г р а м м

состояния.

Д л я

повышения чувствительности

метода

термо-э. д. с. обычно

используется д и ф ф е р е н ц и а л ь н а я термопара

(ДТА метод) .

Однако в условиях высоких давлений имеются трудности на

пути

использования метода ДТА .

Это обусловлено

большим

ограничением в отношении размеров образца, исследуемого в уста­ новке высокого давления, что лимитирует возможность получе­

ния достаточной д л я регистрации величины скачка э.

д. с. термо­

пары при фазовом переходе. В том ж е направлении

действуют

и другая особенность установок высокого давления — большой

теплоотвод. Чтобы

получить регистрируемый эффект при

Д Т Л

методе, необходимо

иметь достаточно большой объем образца

(не менее 0,5 СЛІ3 ),

хорошую теплоизоляцию

его и минимальные

тепловые градиенты

в рабочей камере . Эти

условия могут

быть

выполнены только на некоторых установках высокого давления .

Хорошо

воспроизводимые

результаты

по

применению

Д Т А

метода д л я исследования фазовых переходов в металлах

были

получены в

работах

Кеннеди и сотрудников

[10]

на

установке

цилиндр — поршень. Д и ф ф е р е н ц и а л ь н а я

термопара

вводилась с

помощью четырехканальной

алундовой

трубочки

 

диаметром

1,5—2 мм. П о л о ж е н и е термопары фиксировалось металлическим

кольцом с выступами, находящимся в верхней части

цилиндра

(см. рис. 5 ) . З а п и с ь

сигнала обычно

проводится безынерционным

самописцем.

В этом

случае

сигнал

наиболее

быстро

реагирует

на любое изменение

температуры,

которое возникает

в камере

при подводе тепла или охлаждении . К а к было показано в работе

[10],

положение точек

плавления и затвердевания металличе­

ских

образцов хорошо

воспроизводится

при повторных

опытах

при такой записи.

 

 

 

Авторы статьи [10J

отмечают, что

в большинстве

случаев

для чистых металлов имеется расхождение в 5—10° между тем­

пературой плавления и затвердевания, что является

следствием

переохлаждения жидкости и перегревания твердой

фазы .

Так

как большее отклонение от истинной температуры плавления

на­

блюдается при переохлаждении расплава в цикле охлаждения,

авторы при определении температуры перехода

основывались

главным образом на данных, полученных в цикле нагрева.

Бенделиани и Верещагин

[11]

описали

метод

проведения

ДТА, позволяющий

проводить

измерения

при давлениях до

100 кбар и температурах до 1100° С. Д л я

проведения измерения

образец помещается

в вставленные

друг

в

друга

стаканчики,

4* 51

Рис. 4S

Рис.

49

 

Рис. -1S. Схема метода ДТЛ

по Бенделпапн и Верещагину [11]

 

 

 

/ — образец. 2 — эталон, 3 — термопары. 4 — теплоизолирующая

шайба

 

Рис. 49. Способы введения

термопар в тетраэдрическую камеру

[12]

 

/ — образец в контейнере

из нитрида бора, 2 — термопара,

3 — трубочка

из окиси алю­

миния

 

 

 

 

выполненные из платины или палладия . При

 

давлении

стаканчи­

ки работают по принципу самоуплотнения, поэтому таким мето­

дом можно исследовать и жидкие материалы, (рис. 48).

М е ж д у

образцом и эталоном имеется теплоизолирующая шайба

с

паза­

ми с обеих сторон, в которые размещаются термопары

(послед­

ние вводятся в реакционный стаканчик перпендикулярно

друг

другу и изолируются от нагревателя) . Холодный спай термо­ пары находится вне камеры высокого давления и термостатируется при 0° С. Усиленный с помощью фотоэлектрического уси­ лителя сигнал дифференциальной термопары регистрируется са­ мописцем. Температура фазового перехода определяется по ре­ зультатам записи температуры образца и эталона.

 

 

 

0

/

2

Зсм

Рис. 50. Схема рентгеновской

установки

с применением

наковален

Бриджмена из карби­

д а вольфрама [19]

 

 

 

 

 

 

/ - о б р а з е ц , 2 - и с т о ч н и к рентгеновских

лучей, 3 — монохроматор,

4 -

рентгеновские реф­

лексы, 5 — пленка

 

 

 

 

 

 

Рис . 51. Рентгенографическая

камера для

давленні! до 500

кбар [21]

 

 

 

52

Смотрите также файлы