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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.07.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

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

<5 R. F. Boyd.

Modern Very High

Pressure Techniques. Ed. R. Wentorf.

Was-

'

hinglon, Butterworths, 1962,

p.

151.

 

10

A. Jajaraman,

W. Klemeni,

R.

Newton, G. Kennedy. J. Chem. Solids,

1963,

 

24, N .1, 7.

 

 

 

 

11.F. P. Bundy. Science, '1962, 137, 1057.

12.С. B. Sclar, L . C. Carrison, С. M. Schwartz. High Pressure Measurement. Washington, Butterworths, 1963.

13.

K.

A.

Wilhelmi,

W.

Burger.

Acta chem. skand., 1969, 23, 414.

14.

P.

W.

Bridgman.

Proc. Roy.

Soc. London, il950. A203,

1.

15.

A.

S.

Balchan, H. 0.

Drickamer. Rev. Scient. Instrum.,

1960, 31, 511.

16.J- W. Jackson, M. Waxman. High Pressure Measurement. Washington, But­ terworths, 1963.

17.F. P. Bundy. High Pressure — Temperature Apparatus. N. Y., Cordon and Breach Sci. Publ., 1964.

18. H. H. Сирота, A. M. Мазуренко,

В. Б. Шапило.

Изв. АН

БССР,

серия фи-

v

зико-математ. наук, 1970, № 4, 127.

 

 

 

 

19. Н. Т.

Hall. Rev. "Scient.

Instrum.,

1958, 29, 267;

1960, 31,

125;

Rev. Phys.

 

Chem.

Japan, 1968, 37,

N 2, 63.

 

 

 

 

 

20. Ft. T. Hall, L . Merrill. Inorg. Chem., .1963, 2, 618.

21.Haoto Kawai. Rep. Symposium on Accurate Characterization High Pressure Environment. Washington, 1968.

22.

Л.

Ф.

Верещагин,

Б. С.

Александров.

ЖТФ,

1939,

9,

348.

 

 

 

23.

R.

S.

Darson.

Proc. Jojnt

СопГ. at

Termodynamic

and

Transport Properties

 

of

Fluids, London,

1957, London Inst. Mech. Engrs,

1958,

37.

 

 

24.

D.

P.

Johnson,

J.

L . Cross,

J. D.

Hill,

H. A.

Bouman.

Industr. and

Engng

 

Chem., 1957, 49, 2046.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25.

M.

К.

Жоховский.

Теория и расчет приборов с неуплотненным поршнем.

 

Машгиз, 1959, стр. 150. Измерительная техника,

1959,

№ 8,

14.

 

26.

М. К. Жоховский,

Ю. С. Коплев,

В. Г. Левченко.

Приборы

и

эксперимен­

 

тальная техника,

1959, №

3,

118.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

/VI. К-

Жоховский,

В. В. Бахвалова.

Измерительная

техника, 1961, № 12, 23.

28.

М. К. Жоховский,

В. Н.

Разумихин,

Е. В. Золотых,

Л.

Л.

Бурова.

Изме­

 

рительная техника, 1959,

Ц, 26.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29.

Ю. С. Коняев.

Приборы

и

техника эксперимента,

1961,

4,

107.

 

 

/(. Jasunamu.— Rev. Phys.

Chem. Japan. (1967, 37,

1.

 

 

 

 

 

 

31.D. H. Newhall, L . H. Ablot, R. A. Dunn. High Pressure Measurements. Was­ hington, 1962.

32.

D.

P. Johnson,

 

P.

L .

M. Heydemann.—

Rev.

Scient. Instrum.,

1967, 38,

1294.

33.

P.

W. Bridgman.—

Proc. Amer. Acad. Arts and

Sci.,

ІІ940, 74, il.

 

 

34.

P.

W. Bridgman.—

Phys. Rev.,

1940,

57,

235.

 

 

 

 

 

 

 

35. Л.

Ф. Верещагин,

E. В. Зубова,

И. П. Буймова,

К-

П.

Бурдина.

Докл. АН

 

СССР, 1966,

169,

1,

74.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36.

G. С. Kennedy,

Р. N.

La

Mori.

Progress in

Very High

Pressure

Research.

 

N.

Y., .1960.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37.

M. D.

Boren,

S. E.

Babb,

G. J.

Scott—

 

Rev.

Scient. Instrum., 1965, 36, 10.

Ж

P.~L. M. Heydemann.— J. Appl.

Phys.,

il967,

38,

2640.

 

 

 

 

39.

R.

N.

Jeffery,

 

J.

D.

Barnett,

H.

B.

Vanfleet,

H.

T.

Hall.—J.

Appl.

Phys.,

 

1966,

37,

3172.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40.

D. B.

Larson.—J.

Appl. Phys.,

1967,

38,

1541.

 

 

 

 

 

 

41.

G. C. Kennedy,

P.

N. La Mori.

Proc. Boltons Landing

Conf. Very High

Pres-

^sure, 1960.

•12. Л.

Ф. Верещагин,

E. В.

Зубова,

Ю. С. Коняев,

А.

В. Довбня.

ПТЭ, 1969,

 

6,

185.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

P. W.

Brydgman.—

Proc. Amer. Acad. Arts and

Sci.,

il952,

81, 167; 1942, 74,

 

425;

1949,

76,

71;

1949,

77,

189.

 

 

 

 

 

 

44.

G. C.

Kennedy,

P.

N. La

Mori. J.

Geophys. Res.,

1962,

67,

851.

 

45.

A.

S.

Balchan,

H.

G. Drickomer.

Rev. Scient Instrum.,

1961, 32,

308.

46.Sympos. on Accurate Characterization High Pressure Environment. Wa­ shington, Oct. 1968.


47.

P.

W. Bridgman.

Proc. Amer. Acad. Arts and

Sci., 1942, 74,

425.

48.

W.

Klement, A.

Jayaraman, G. C. Kennedy. Phys. Rev.,

1963, 131, 632.

49.

A.

A. Giardini,

G. A. Samara. J. Phys. Chem.

Solids,

1965,

26, 1523..

50.D. L . Dekker. J. Appl. Phys., 1965, 36, 157; 1971, 42, 3239.

51.Л. Ф. Верещагин, А. А. Семергон, H. И. Кузин, Ю. А. Садков. Дожл. АН

СССР, 1970, 191, № 3, 557.

52.P. Adler, H. Margolin. Trans. AIME, 1963, N 62-WA-314.

53. Т. Tamayama, H. Eyring. Rev. Scient. Instrum., 1967, 38, N 8, 1009.

54.A. P. Young, P. B. Robbins, С. M. Schwartz. High Pressure Measurement. Washington, Butterworths, 1963, 262.

55.

W.

A. Bassett,

T. Takahashi. Amer. Mineralogist, 1965, 50, 1576.

56.

G.

Kennedy,

R.

Newton,

Solids under Pressure. N. Y.—London, 1963;, 163.

57.

J.

Lees, В.

H.

Williamson.

Nature, 1965, 208, 278.

58.В. П. Бутузов. Кристаллография, 1957, 2, 533.

59.F. P. Bandy. J. Chem. Phys, 1964, 41, 3809.

60.H. M. Strong. Modern Very High Pressure Techniques. Washington, Butterworths, 1962.

61.F. R. Bold, J. L . England. J. Geophys. Res, 1963, 68, 311.

62.

F.

R. Boyd,

 

J. L . England.

J. Geophys. Res, 1960, 65,

741.

63.

R.

E. Hanneman,

H. M. Strong.

J. Appl. Phys, 1965,

36,

523.

64.

G.

C. Kennedy, I . Getting.

J. Appl. Phys, 1970, 41, N

11, 4552.

05.

M.

Myers,

F. Dachlle,

R.

Roy.

High—Pressure Measurements. Washiirigton,

 

Butterworth,

1963.

 

 

 

 

 

 

 

66.

F. R. Boyd,

 

P. M.

Bell,

J. L . England, M. C. Gilbert.

Annual Report of the

 

Director of the Geophys. Lab, Carnegie Inst, Washington

Year Boiok, 65,

 

1965—1966,

410.

 

 

 

 

 

 

 

67.

F. Birch.

J. Geophys. Res,

1952, 57, 227.

 

 

68.

G. Mie.

Ann. Phys,

1903,

11, 657.

 

 

69.

£.

Gruneisen.

Ann.

Phys,

1908,

26, 393.

 

 

70. В. H. Жарков, В. А. Калинин. Уравнение состояния твердых тел прш высо­ ких давлениях и температурах. Изд-во «Наука», 1968.

71.И. Бернардес, К. Свенсон. Твердые тела под давлением. Изд-во <«Мир» 1966.

72. D. В. McWhan. J. Appl. Phys, 1967, 38, N 1, 347; 1965, 36, N 2, 164..

73.F. D. Mumaghan. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1944, 30, 244.

74.К. П. Родионов. ФММ, 1970, 29, № 6, 1169.

75.К. Geschneider. Solid State Phys., 1964, 16, 275.


Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ

РАВНОВЕСИЙ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ ПРИ ВЫСОКИХ Д А В Л Е Н И Я Х

Для установления закономерностей изменения характеристик твердых тел в условиях высоких давлений большое значение имеет исследование влияния давления на их фазовое строение,

структуру, физические и механические

свойства при комнатной

и повышенных температурах, а т а к ж е

построение

д и а г р а м м

со­

стояния исследуемых систем с учетом фактора давления .

 

 

Проведение этого комплекса исследований при высоких дав ­

лениях связано с большими экспериментальными

трудностями.

Это обусловлено прежде всего, деформированием

образца

и

ка­

меры при воздействии высокого давления, что приводит

к

пол­

ной потере их первоначальной формы. Поэтому накопление ста­

тистики

результатов исследования при высоком давлении

тре­

бует во

много раз больше времени и усилий, чем в опытах

при

нормальном

давлении .

 

Д р у г а я

трудность связана с малой доступностью к образцу

ліри проведении исследований при высоких давлениях . Это свя­ зано с необходимостью перехода через барьер, разделяющий об­ ласть высоких давлений от нормальных. Вследствие этого и дру­

гих трудностей в настоящее время можно надежно

исследовать

при

высоких давлениях только определенный

круг

физических

и физико-химических

свойств металлов и сплавов.

 

 

 

С точки зрения

изучения фазовых

превращений

и

построе­

ния

д и а г р а м м состояния металлических

систем

следует

рассмот­

реть состояние и возможности следующих методов исследования металлов и сплавов при высоком давлении:

1) метод электросопротивления; 2) метод термического ана­ лиза; 3) рентгеноструктурный анализ; 4) нейтронография; 5) оп­

тический микроскоп.

 

Метод электросопротивления. Вследствие относительной

про-

-Стоты эксперимента и наглядности полученных результатов

этот

метод является одним из наиболее в а ж н ы х при калибровке

уста­

новок и исследованиях металлов и сплавов при высоких

д а в ­

лениях.

 

С помощью метода электросопротивления можно исследовать широкий круг явлений в условиях высокого давления . Большое


значение

имеет этот метод для изучения фазовых

превращений

в

твердом

состоянии и

переходов

из одного фазового состояния

в

другое.

Метод нашел

широкое

применение для

определения

температуры плавления и фазовых переходов в металлах в зави­ симости от давления . Исследование этим методом можно прово­ дить на любой установке высокого давления . Н а рис. 40 и 41 приведены различные схемы размещения образца для изучения электросопротивления при высоком давлении [ 1 , 2 ] .

Определяющим моментом при составлении любой схемы для измерения электросопротивления является создание максималь­ ной чувствительности опыта. Ранее у ж е было отмечено, что вследствие существования градиентов напряжений и темпера^ туры в твердофазной камере высокого давления фазовый персход не происходит одновременно во всем объеме. Это снижает чувствительность опыта и вносит значительную неопределен­ ность в получаемые результаты.

В настоящее время применяются в основном два метода из­ мерения электросопротивления в твердофазных установках вы­ сокого давления, различающиеся способом нагрева (прямой и косвенный) и методом измерения.

Метод с косвенным нагревом образца, получивший широкое распространение для измерения электросопротивления при нор­ мальном давлении, вызывает значительные трудности, так как в этом случае образец размещается внутри нагревателя, через который пропускаются термопара, токовые и потенциальные вводы. Метод прямого нагрева имеет ряд преимуществ в отно­ шении уменьшения числа необходимых для измерения электро­ сопротивления вводов. Однако в варианте, предложенном Стронгом [ 3 ] , этот метод не дает возможности получить хорошее со­ впадение для температуры фазовых превращений, получаемых этим и другими методами. Причиной этого являются темпера­ турные градиенты в образце, возникающие вследствие большого теплоотвода на концах образца .

Н и ж е описан

предложенный

авторами брошюры

совместно

с Черновым [4]

метод измерения

электросопротивления при вы­

соком давлении

с использованием

тока нагрева д л я определения

разности потенциалов напряжения на концах образца .

Помещая

образец между двумя графитовыми вставками, выполняющими

роль нагревателя, можно свести к минимуму температурные

гра­

диенты в образце (рис. 42), так как в этом

случае

вставки

име­

ют практически такую ж е температуру,

к а к

и образец. Электри­

ческая схема состоит из трех цепей: нагрева,

измерения падения

потенциала на образцах и термопары .

Б о л ь ш а я

чувствитель­

ность метода обеспечивается использованием

всего

тока нагрева

для измерения электросопротивления. К торцам образца подве­ дены потенциальные вводы для снятия падения напряжения на его длине. Температура измеряется с помощью термопары,.


б

Гне. 40. Схема расположения образца в установке цилиндр — поршень [l|

.ч — измерительная ячейка в установке:

 

 

I — образец, 2 — металлические

контакты, 3 — отверстие для

термопары, 4 — рабочая

среда камеры, 5 — графитовый нагреватель,

6 — пирофиллит

0 различные

типы образцов

п

распределения

электрических

контактов:

/ — среда, Я —

металлические

контакты, / / / —

образец

 

Рис. 42.. Расположение

образца

в камере

н

схема

измерения

электросопротивления

по методу Чернова и Шинясва

 

 

 

 

 

 

/ — образец.

2 — электровводы.

3—потенциальные

и

термопарные вводы, 4— графитовый

нагреватель,

5 — пирофиллит, 6 задатчнк

скорости

нагрева и охлаждения,

7 — р а з д е л и ­

тельный трансформатор,

S — выпрямитель

и

фильтр,

9 — прибор

для записи

тока, 10 —

двухкоординатный самописец, / / — прокладка

 

 

 

 

которая подводится непосредственно к образцу. Если

возможно

взаимодействие ее с образцом, термопара з а щ и щ а е т с я

керами­

ческой прокладкой.

 

В том случае, если возможно взаимодействие между

графито­

выми вставками и образцом, между ними помещаются

проклад­

ки из т а н т а л а или ниобия.

 

Н и ж е приводятся некоторые результаты исследования, иллю­

стрирующие чувствительность и возможности этого метода. На

рис.

43

показана

температурная

зависимость

электросопро­

тивления

соединения

InSb

при давлении 10 кбар. Значительный

скачок

электросопротивления

при 420° С обусловлен

плавлением

 

/

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В5ат. °/

 

 

 

 

 

 

 

 

V S .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і 'звт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

Ч \

I

 

 

 

 

 

 

 

 

V^ ^ ° - ^ >

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80а

7/7

%S6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

ЗОВ

fOO

500

BOO

700

 

 

 

 

 

 

 

Температура,

°С

 

 

 

 

 

Рис.

43.

Температурная

зависимость электросопротивления InSb

( / ) и сплавов In — Sb

(2, 3) при давлении 10

кбарЩ

 

 

 

 

 

Рис.

44.

Переход а — у

в ж е л е з е

по

измерению

электросопротивления

при давлении

40 кбар

[7]