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: 121

Скачиваний: 0

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

титане. Пр и этих

экспериментах т а к ж е определялось изомерное-

смещение (сдвиг

Найта) и характеристическая температура .

Д л я исследованных металлов было получено, что характеристи­ ческая температура мало меняется с давлением, тогда ка к изме­ нение величины изомерного смещения свидетельствует о пере­

распределении в условиях высоких давлений

4 5 — 3 d электронов

[40]. Влияние давления на характеристики эффекта

Мессбауера

тщательно исследовалось на примере железа,

та к ка к д л я этого-

элемента имеется

удобный изотоп Fe5 7 . Никель и Ю р а [41] изу­

чали эффект Мессбауера с использованием наковален

Б р и д ж -

мена при давлениях до

140 кбар. В работе Пипкорна и др . [42]'

на такого, ж е типа

установке

эффект Мессбауера

изучался

при

давлениях до 240 кбар. В работе [43] приведены

наиболее

под­

робные

данные

исследования влияния давления на эффект М е с с ­

бауера

в железе . .Эксперименты

проводились

на

тетраэдрмче-

ской установке

в диапазоне давлений от 0 до 85 кбар с

исполь­

зованием изотопа Fe5 7 , который электролитически

наносился

слоем толщиной

0,0025 см на железную

фольгу. Н у ж н о е

распре­

деление изотопа

Fe 5 7 в ж е л е з е достигалось путем диффузионного

отжига. Установлено, что ширина линий

не изменяется при д а в ­

лении,

но изменяется их интенсивность

(рис. 66). Анализ

этих

данных

показал, что давление

вызывает

поляризационный

э ф ­

фект в железе, при этом

ось

магнитных

моментов

выходит

из-

плоскости фольги. Этот эффект обратимый.

 

 

 

 

 

 

В этой ж е работе установлено

линейное

изменение изомерно­

го смещения

в

ж е л е з е

при

давлении,

которое

имеет

наклон

(—7,46 ± 0 , 2 1 ) • Ю - 5

см-сек~1

кбар~К Это

является

свидетель­

ством возрастания

плотности электронов

проводимости при уве -

-яичении давления . Изомерное смещение

в

ОІДК

ж е л е з е

изуча­

ю с ь т а к ж е в работе Мезиса и Д р и к а м е р а [44]. В этой работе при

исследовании

в диапазоне давлений до 130 кбар было установле­

но, что линейное изменение изомерного

смещения имеет

место

только до 60 кбар. Пр и дальнейшем увеличении давления

процесс

увеличения плотности электронов замедляется . Перераспределе ­

ние электронов происходит

з а счет перехода

последних

с уровня

4s на уровень 3d.

 

 

 

В работе П а н ю ш к и н а

[45] при изучении

фазового

перехода

SnI — SnI I с помощью эффекта Мессбауера обнаружено, что мессбауеровская линия S n 1 1 9 испытывает большой скачок в точкеперехода. Влияние давления на мессбауеровские линии опреде­ ляется изменением волновых функций атомов, прямым подтвер-

'Ждением которого являются результаты измерения

изомерного

сдвига [46].

 

 

 

Таким

образом,

изучая явления Я М Р и эффекта

Мессбауера

при нормальном и высоком давлении,

можно сделать вывод о

влиянии

давления

на взаимодействие

металлов,

возможности

Рис. fiii. Изменение интенсивности мессбауеролскнх линий в железе при комнатной тем­ пературе п различном давлении [43]

Рис. 67. Схема оптического микроскопа для исследования

в условиях высоких давлений

[•17]

 

/ — а л м а з н ы е наковальни, м е ж д у которыми помещается

образец, 2 — направление луча

света, 3 — рычаг, передающий давление от пружины 4

 

о б р а з о в а н ия соединений, что имеет исключительно' большое зна­ чение дл я развития физической теории сплавов.

Оптический микроскоп при высоком давлении. Идея созда=- чия оптического микроскопа дл я изучения объектов под давле­ нием возникла в связи с применением алмазов в качестве нако­

вальней

Б р и д ж м е н а .

Удивительные

свойства алмаза — несрав­

ненная

твердость

и

оптическая

прозрачность — позволили

сде­

л а т ь

ячейку высокого

давления

доступной д л я наблюдения . Д л я

мелей

оптических

исследований

в работе [47] была

использована

а л м а з н а я ячейка

типа наковален с

механическим

нагружением

(рпс. 67), в которой

можно было

создавать

давление

выше

100 кбар. В первых

вариантах

она

применялась

д л я изучения

таких

материалов,

которые при толщине 0,1 мм

пропускали ви­

димый свет. Используя методику изучения образцов на просвет, можно было наблюдать фазовое превращение при изменении давления . Такие исследования были проведены на примере сое"7

динения AgCl, в

котором

н а б л ю д а л и

фазовый

переход

при

90

кбар, а т а к ж е

Fe ( О Ц К - Г П У — переход при

130

кбар [48]).

 

Вследствие различного

преломления,

рассеяния,

поглощения

и

значения других

оптических характеристик в

разных

фазах

фазовый переход легко просматривается . В поле зрения микрос-

копа вначале отмечается переход в центральной части, где дав ­

ление больше. П р и увеличении давления

круг расширяется, при

уменьшении давления — сужается .

 

 

В настоящее время высокобарный оптический микроскоп на­

шел применение д л я центровки а л м а з н ы х

наковален

по перехо­

ду в КСІ при давлении около 20 кбар. Н а

наш взгляд,

микроскоп

в таком виде можно использовать и д л я изучения разных метал­

лических объектов по отражению в обычном и поляризованном

свете. По-видимому, д л я

этих целей более удобна а л м а з н а я

уста­

новка, описанная Асландияровым и Верещагиным [49].

 

Методы исследования

стабильности фаз, образующихся

при

высоком давлении. Многие фазы, образующиеся в металлических системах, могут сохраняться в метастабилы-юм состоянии дли­ тельное время при комнатной н повышенных температурах . В не­ которых случаях это состояние может быть сохранено только при низких температурах . Изучение стабильности фаз высокого дав ­ ления имеет большое значение для создания материалов с но­ выми свойствами, полученных при высоких давлениях . Такие ма­ териалы могут быть очень прочными, как, например, алмаз, яв­ ляющийся метастабильной модификацией графита . Эти материа ­ лы могут иметь н другие полезные в практическом отношении ха­ рактеристики.

Д л я исследования фазовой стабильности металлических мате ­ риалов после снятия давления может быть использован весь арсенал методик, применяемых д л я изучения структуры и свойств металлов при нормальном давлении . Однако предпочте­ ние отдается методам, позволяющим быстро регистрировать из­ менение фазового состояния металлов и сплавов в зависимости

'туг

времени.

В

наших

работах

[50] изучение фазовой

стабильно­

сти

сплавов

системы

In—Sb,

закристаллизованных

под д а в ­

лением 5, 10

и

30 кбар, проводилось на высокотемпературном

микроскопе типа «Philips». Высокотемпературная система мик­

роскопа позволяла проводить нагрев до

1200° С.

П р и м е н я я эту

методику, можно

было наблюдать все

моменты

превращения

сплава в равновесное состояние, отвечающее строению

д и а г р а м м

состояния при нормальном давлении .

 

 

 

Несомненный

интерес представляет

т а к ж е отжиг

метаста-

бильных материалов, полученных при высоких давлениях, с не­ прерывным измерением электросопротивления, магнитного на­ сыщения, объема и других свойств. В этих случаях фазовый пе­

реход

легко обнаруживается по скачкам на кривых изменения

'этих

свойств.

 

 

В

заключение следует отметить, что многие из

описанных

выше методов исследования при высоком давлении

р а з р а б о т а н ы

в последние годы. В настоящее

в р е м я проводится большая ра­

бота

по разработке новых методик исследования металлических

материалов в условиях высоких

давлений . В этом

отношении

5 А. Я. Шиняеп

65

п р е д с т а в л я ют большой интерес методы, основанные на изучении точечных дефектов, диффузионных процессов, магнитных, опти­ ческих, полупроводниковых, сверхпроводящих и других свойств. Описание некоторых из новых методов можно найти в трудах Гренобльской конференции по физическим свойствам твердых тел под давлением [51].

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

С. Hail garth,

I . С. Getting,

G. С. Kennedi/.

J. Appl. Phys,

1967,

38, N 12,

 

4557.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Ф. П. Банди,

 

Г.

M.

Стронг. Поведение

металлов при высоких давлениях

 

и температурах. Нзд-во «Металлургия»,

1965.

 

 

 

 

 

 

3.

А". М. Стронг. Плавление и другие

фазовые

превращения

при

высоких дав­

 

лениях.— Кн. К- Свенсон. «Физика

высоких

давлений», ИЛ,

1963.

 

4.

Д.

Б. Чернов,

 

А. Я. Шпняев.

ПТЭ,

1971,

№

4.

223.

 

 

 

 

 

5.

/\. lochiki,

1.

Tukoshi.

Phys. Letters,

1966,

23,

11.

 

 

 

 

 

 

6.

Modern Very High Rressure. R. IT. Wentorf

(Ed.). N. Y.—London,

1962.

7.

E.

V. Glotigherti/,

L . Kaufman. High

Pressure

Measurement. Washington,

 

Bullerworths,

 

1963.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

J.

Bretischeider,

 

H. Warlimont.

Z. Metallkunde,

1968,

59,

N

9,

740.

9.

E.

King,

I . R.

Harris.

J. Less-Common

Metals,

1970,

20,

237.

 

 

 

10. Д.

Кеннеди,

P. Ньютон.— Сб. «Твердые

тела

под

высоким

 

давлением».

 

Изд-во «Мир», 1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

И. А. Бенделиани,

Л.

Ф. Верещагин.

ЖФХ,

1969, X V I I I ,

№ 6,

1631.

12.Л1". L . Eatough. High Pressure, High Temperature Syntheses. Diss. Dep. Chem. Bringham Young Univ., 1968.

13.W. M. Cohn. Phys. Rev, 1933, 44, 326.

14. L . R. Frevel. Rev. Scient. Instrum, 1935, 6, 214.

15.Л. Ф. Верещагин. Рентгепоструктурные исследования вещества при высо­ ких давлениях. Пшиожение к книге К. Свенсона «Физика высоких дав­ лении», ИЛ, 1963."

16.J. С. Jamieson. Progress in Very High Pressure Research. Wiley and Sons, 1961.

17.G. Hagg. Rev. Scient. Instrum, 1947, 18, 371.

18.

/.

C. Jamieson,

A.

W. Lawson.

 

J. Appl. Phys,

1962, 33,

776.

 

 

 

 

' 19.

D. B. McWhan,

 

W. L . Bond.—Rev.

Scient. Instrum,

1964,

36,

626.

 

 

 

20.

J. C. lemieson.

 

Trans. Roy. Soc. Canada, 1966,

IV, N 3,

263.

 

 

 

 

 

21.

E. A. Perey-Albuerne,

К

Forsgren,

H.

G. Drickatner.

Rev.

Scient.

Instrum,

 

1964,

35,

29.

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

Minotnura,

H.

Hagasaki,

Wakabayashi.

Paper Sympos

on

Accurate

Cha­

 

racterization

High

Pressure

Environment, Washington,

14—18 Oct.

1968.

23.

/ .

C. Jamieson.

 

 

Science, 1963, 139, N 3556, 762.

 

 

 

 

 

 

 

24.

/.

C. Jamieson.

 

Science,

1963,

140,

N

3562,

72.

 

 

 

 

 

 

 

25.

D.

P. Dandekar,

J.

C. Jamieson.

Trans. Amer. Cryst. Assoc,

1969,

5,

19.

26.

Л.

Ф.

Верещагин,

С. С. Кабалкина,

 

А. А.

Котилевич.—

ЖЭТФ,

1966,

22,

 

1181.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С. С. Кабалкина,

Л. Ф. Верещагин,

Л.

М.

Литягина.

 

Докл.

АН

СССР,

 

1967,

176,

№

5,

1044.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

/ . D.

Bamett,

Н.

Т. Hall.

Rev.

Scient. Instrum, 1964,

35,

175.

 

 

 

 

28.

/. D.

Burnett,

 

V. E.

Bean,

H.

T. Hall.

J.

Appl. Phys,

1966, 37, N 2, 875.

29.

G. J. Piermarini,

 

С. E. Weir. J. Res.

Nat.

Bur.

Stand,

1962, 66A, N 4, 325.

30.

C. Weir,

S. Black, G. Piermarini.

J.

Res.

Nat.

Bur. Stand,

1965,

69C,

N 4,

 

275.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31.

W. A.

Bassett,

 

T. Takahashi,

 

H. К. Mao,

J. S.

Weaver. J. Appl. Phys,

1968,

 

39,

319.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АО

С. Б. Александров,

 

Л. Ф. Верещагин.

Докл.

АН

СССР,

1969,

187,

№

6,

 

1271.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

W.

N.

Basseti,

 

Т.

Takahashi,

J.

К.

Campbell.

Trans. Amer.

Cryst. Assoc.,

 

1969,

5,

93.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

E.

R.

Lippincott,

 

II.

C. Duecker. Science,

1964,

144,

1119.

 

 

 

 

 

35.

H.

К.

Mao,

W.

A.

Bassett,

T. Takahashi.

J.

Appl. Phys.,

1967,

38,

272.

 

 

36.

P.

J.

Freud,

P.

 

N.

La

Mori.

 

Trans. Amer. Cryst. Assoc.,

1969, 5,

155.

 

 

37.

В.

C.

Giessen,

G. E.

Gordon.

Science,

1968,

159,

N 3818,

49.

 

 

 

 

38.

R.

M.

Brugger,

 

R.

 

B.

Bennion,

T. G. Worlton,

W.

R. Myers.

Trans. Amer.

 

Cryst. Assoc., 1969, 5, 141.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39.

И. Ф. Щеглов.

УФН, 1962, 86, № 2, 267.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40.

И. Drickamer.

Advances in High Pressure Research, 1968, 2,

171,

354.

 

 

41.

M. 1-licol, C. Jura.

Science,

 

1963,

141,

1035.

G. Dc

Pasquali,

 

H.

Drickamer,

42.

D.

N.

Pipkora,

 

С. K.

Edge,

 

P.

Debrimner,

 

 

Я.

Fraueiifelder.

 

Phys. Rev.,

1964,

135, A

1604.

 

 

 

 

 

 

 

 

43.

W. H.

Southwell,

D.

L . Decker,

II. B.

Vanjleet.

Phys. Rev.,

 

1968,

171,

N

2,

 

354.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44.

/. A. Moyziz,

H.

G. Drickamer.

Phys. Rev.,

1968,

171, N

2,

389.

 

 

 

45.

В. H. Ланюшкин.—ФТТ,

1968,

10,

№

5,

1915.

 

 

 

 

 

 

 

 

46.

G. I \ . Werthein.

 

Messbauer

Effect.

N.

Y.,

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

47.A. Van Vakenburg. High Pressure Measurement. Washington, Butterworths, 1963.

48.

Ho-Kwang Mao,

W. A.

Basseti,

T. Takahasi. J. Appl. Phys., 1-967,

38,

N 1,

 

272.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49.

С. В. Асландияров,

Л. Ф. Верещагин.

Докл. АН СССР, 1969,

187,

№ 6,

1271.

50.

II. И.

Корнилов,

А.

Я.

Шиняев,

Д.

Б. Чернов, Г. И. Хохлова.

Докл.

АН

 

СССР,

1971, 201,

№

3.

135.

 

 

 

 

 

51.Colloques Internat. «Les Proprietes physique des solids sous pression». Gre­ noble, 8. Sept. 1969. Paris, Centre Nat. Rech. Scient., 1970.

Смотрите также файлы