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

Скачать файл (6,45Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.07.2024

Просмотров: 134

Скачиваний: 0

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

69.

В.

В. Розов,

В.

М.

Соболева.

Сплавы для

полупроводниковых

приборов.

Изд-во «Металлургия»,

1969.

70.

/1. А. Бочвар.

Металловедение. Металлургпздат, 1956.

71.

N. Белоусов,

А.

Додонов.—

Сб. «Кристаллизация металлов». Изд-во

АН

СССР, 1960.

72.

/1. Я. Шиняев,

Д.

Б. Чернов,

Г.

И. Хохлова.

ЖФХ,

1972,

46,

№

11, 2926.

73.

М.

Ytagaki,

В.

С. Glessen, N.

Grant. Trans. ASM,

1968,

61,

2, 330.

74.П. Дувез.— Сб. «Устойчивость фаз в металлах и сплавах». Изд-во «Мир», 1970, 162.

75.

//.

JI.

Аптекарь,

В.

Б. Баскакова.

Изв. АН

СССР.

Металлы,

1970, № 6,

192.

76.

\V.

Bridgman.

Proc. Amer. Acad. Arts

and

Sci.,

1953,

82,

2, 71.

77.

Г.

Понятовский.

Докл. АН СССР,

1964,

159,

№

1342.

78.

Bridgman.—Proc.

Amer. Acad.

Arts

and

Sci.,

1955,

84,

43.

79.

Г.

Колобякина,

С.

С. Кабалкина,

Л. Ф. Верещагин,

А.

Я.

Майков,

М. Ф. Каган.

ЖЭТФ,

1970,

59, № 10,

1146.

80.

L . Kaufman,

Ringwood.

Acta

metallurgy

1961,

941.

81.

Т. Takahashi,

Bassett,

К. Mao.

J. Geophys. Res.,

1968, 73, N

14,

4717.

82.

D. Bradley,

Jay.

Proc. Roy. Soc,

1932,

A136,

210.

83.

Ю.

А.

Тонкое,

И. Л.

Аптекарь.

ФММ,

1970,

29, №

202.

84.

М.

С.

Franzblan,

В. Cordon.

J. Appl.

Phys.,

1967,

38, N

103.

85.S. Mlnomara, N. Nagasaki, J. Waliabayshi. J. Phys. Chem. Solids, 1969, 30, 2405.

86. O. Schmidt, W. J. Muighans— Arch. Eisenhuttenwesen, 1965, 36, N 7, 525.

87.W. Paub, D. Warschauer. Solids under Pressure, Ed. W. Paul and D. W. Warchauer. N. У., McGraw Hill, 1963.

Гл а ва 5. СИНТЕЗ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

ВУСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ Д А В Л Е Н И И

При давлении изменяются условия термодинамического р а в н о в е - - сия системы вследствие изменения объема и свободной энергии системы. В результате этого состояние системы в данной моди фикации может стать неустойчивым, и система переходит в новое фазовое состояние при высоком давлении . Д л я синтеза новых ма териалов представляет интерес рассмотрение полиморфных переходов в чистых металлах при высоком давлении с образова нием новых модификации, не существующих при нормальном дав лении.

Анализ имеющихся в литературе данных показывает, что давление является более эффективным фактором стимулирова ния полиморфных превращений, чем температура . Д л я 53 ме таллических элементов периодической системы с увеличением температуры имеется примерно 20 полиморфных превращений, тогда как с увеличением давления их число удваивается . Н а ос новании исследования полиморфных превращений висмута при одновременном действии температуры и давления было установ лено, что в этом случае число полиморфных превращений зна чительно возрастает по сравнению с суммарным эффектом дав ления и температуры .

П р и высоком давлении изменяется	взаимодействие элемен
тов периодической системы вследствие	изменения электронной

структуры атомов. При этом возможно образование новых

соединений, которые не обнаруживались	при нормальном д а в
лении. Фазовые переходы такого типа	открывают широкие

возможности синтеза новых металлических и другого типа соединений.

Фазовый переход в новую модификацию может происходить при комнатной и повышенной температуре. После снятия дав

ления в ряде случаев система мгновенно превращается			в и с х о д у
ное положение (обратимая р е а к ц и я ) ,	в	других случаях	система
может находиться длительное время	в	метастабильном	состоя

нии, как, например, а л м а з н а я форма графита. Такие состояния элементов являются основой синтеза новых материалов с раз нообразными свойствами. Синтез в условиях высоких давлений имеет большое значение для создания новых металлических ма-

т е р и а л о в, т а к ка к с увеличением давления происходит постепен ная металлизация всех элементов периодической системы. Это дает возможность получить металлические м а т е р и а л ы из неме таллов . Синтезированные фазы могут иметь самые разнообраз

ные физические и механические свойства.
Большое развитие эти исследования		получили после			успеш
ного решения проблемы синтеза а л м а з а		из графита . Хотя в на
стоящее время решены в определенной		мере	вопросы	практиче
ского получения искусственных алмазов с использованием					метал
лического	катализатора, однако многие	особенности		превраще
ния графита в а л м а з пока еще остаются		неизученными.
Термодинамическое рассмотрение реакции превращения гра
фита в а л м а з С г р — * - С а Л м а з показывает,		что величина		изменения
свободной	энергии AG при 1 атм и 250° С		составляет		AG =
= +69 2 кал/г-атом [ 1 ] . П о л о ж и т е л ь н о е		значение A G показывает,

что при этих условиях алмаз термодинамически неустойчив. С по

вышением температуры д о 1200° С значение	A G возрастает	д о
+ 2400 кал/г-атом, т. е. термодинамическая	стабильность	а л м а з а

уменьшается с увеличением температуры . Если понизить темпера

туру до 0 ° К , то в этом случае величина AG остается положитель
ной и составляет +540 кал/г-атом. Чтобы значение		AG стало от
рицательным, необходимо приложить давление	такой	величины,
чтобы дл я линии равновесия было справедливо соотношение
AGr p = AGj-o + SAV АР.		(5. і)
Первый термодинамический расчет равновесия	графит — а л м а з

был сделан Лейпунским в 1939 г. [2] дл я области давлений до

100 кбар (рис. 117). Б е р м а н	и Симон [3] в 1955 г. повторили		эти
'расчеты с использованием	новых данных, но получили	то	ж е
самое (рис. 118). Это было сделано ими после того,		к а к в

1945 г. появились первые сведения об успешном синтезе искус

ственного а л м а з а	с кубической структурой [4, 5 ] .
Определенный	прогресс в этого типа исследованиях был до

стигнут после создания аппаратуры, позволяющей получать им

пульсные давления до нескольких сот килобар

при

температуре

4000° К. Это сделало возможным

изучать

реакцию

прямого пре

вращения

графита в

а л м а з [6, 7] и

установить тройную

точку

г р а ф и т - — а л м а з — ж и д к а я

фаза,

которая,

согласно

Р—Т

диаг

рамме

графита (рис. 119), соответствует

давлению

125 кбар и

температуре 4100° К. Н а рис. 119 имеется

область,

выделенная

^авторами

пунктиром,

где

предполагается

существование

алма

за при 600—800 кбар в металлическом состоянии.

Тройная точка алмаз

кубический — а л м а з

металлический —

ж и д к а я

фаз а графита

относится

к давлению

625

кбар и

темпе

ратуре

1500° К. Плотность

этого

ал'маза д о л ж н а

быть в

15—20

раз

выше

плотности

кубического

а л м а з а .

Н а д и а г р а м м е

отме

чена

т а к ж е область

существования

а л м а з а

метастабильного

					too
				Р,кйар
Рис. 117.	Результаты		расчета		Лей -
пунскнм	равновесия			графит —
алмаз
о — минимальные		X	и	Р кристал
лизацип	алмаза	из	графита:
. ' — и з железного		раствора;			9 И З
твердого	графита
700					/
во					/
во	\				//
I «5- 60	Нпмаз		/	м'/
I I			/
I I
	\	/
	• Л			Графит
	• Л

г р а ф и т а . Двойная штриховка выде ляет область практических давле ний и температур, используемых для

синтеза		искусственного					а л м а з а с
применением				различных катализа
торов.
Из		анализа			линий		равновесия
•рафит — а л м а з — жидкость,								Банди
'[6]	сделал вывод					о том, что с уве-
пичением			давления до 70—80 кбар
наклон		линии			плавления			а л м а з а
вблизи		тройной			точки		должен		ста
новится		все более				отрицательным.
Плавление					графита		исследова
лось	в	работе			[8] на		импульсной
установке,			где		было		установлено,
что теплота				этого		процесса		состав
ляет	25		ккал/моль и				что		линия
плавления				а л м а з а		имеет		отрица
тельный наклон					к оси давления . Это
означает,			что с увеличением					давле
ния	плотность				жидкого			графита
д о л ж н а		увеличиваться быстрее, чем
плотность			твердой			фазы .

При нагревании графита элек

- " 1

1500

2500

3500

трическим

разрядом

при

давлении

500

выше давления

тройной точки

Бан

Температура, °К

ди

[9]

получил образцы

алмаза,

Рис. 118. Экстраполяция

Бсрмана

электросопротивление

которых

воз

Симона

ГЗ] термодинамического рас

растало

при

130—140

кбар. Такой

чета равновесия

графит — алмаз

700

ж е

тип а л м а з а

был получен

Аустом

Мег.алЛич.

и Д р и к а м е р о м

на

монокристаллах

алмазе

графита

при

давлениях

150 кбар

Є00

[ЮТ-

Изучение

методом

рентгенов

ской дифракции нового типа синте

•с

зированных

алмазов

привело к вы

Ялмаз

воду, что кроме

кубической

формы

Ялмаз

а л м а з а

при

определенных

услови

и метает." ч

граірит

ях

образуется

гексагональный

ал-

N .

маз.

200

РисI. 11S

Область яата-

Л Д .

N утит

П о

данным

работы

[11] , пара

лиза

аліча^

метры

решетки

равны: а = 2 , 5 2

А и

macm.aMi*af\1 /

с=4,12

А. Плотность

его близка к

2000

СООО Г, "К

плотности

кубического

алмаза . Кри

Р—

диаграмма

графита 10]

сталлизация

гексагонального

алма -

Смотрите также файлы

Экономические стимулы в действии (опыт и проблемы) [коллективная монография]..pdf

СТАТМАТ.pdf

Акимов Б.Н. Экономическая эффективность концентрации производства в рыбной промышленности.pdf

Алексеев А.С. Определение производственной мощности строительной организации.pdf

Афанасьев В.Г. Пульные соглашения на международных воздушных линиях учеб. пособие.pdf

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

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно