Файл: Хачатурян, А. Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 1
А. Г. ХАЧАТУРЯН
ТЕОРИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
И СТРУКТУРА
ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
М о с к в а 1974
530.1 |
е ? Ч |
X 29 |
|
УДК 539.1 |
|
Т Ш П тУ В Л й ч у ^АН |
|
Ч У Ч Н О -Т Ь Х і.И Ч С С К А Н |
|
! \ Б И Б Л И О Т Е К А ^ С С С Р ^ |
|
7 V - 2 , 1 * 1 7 ? - л ^
Теория фазовых превращений и структура твердых рас творов. А. Г. Х а ч а т у р я н . Монография. Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы,
М., 1974 г.
Вкниге дается изложение теории фазовых превращений
втвердых растворах и ее приложений к проблеме формирова ния кристаллической структуры упорядоченных фаз заме
щения и внедрения и субструктуры гетерофазных сплавов. Важное место в книге занимает сопоставление результатов теоретического анализа и данных рентгеноструктурного, ней троноструктурного и электронномикроскопического экспери ментов. В частности, рассматривается проблема расшифровки картин электронной микродифракции с помощью метода ста тических концентрационных волн, проблема габитуса и формы выделений новой фазы, их ориентационные соотношения и про странственное расположение. Подробно разбирается доменный механизм и морфология модулированных структур в распа дающихся твердых растворах.
Рисунков 82, таблиц 3, библиография 269 названий.
©Издательство «Наука», 1974 г.
Армэп Гургенович Хачатурян |
|
|||
ТЕОРИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СТРУКТУРА |
|
|||
ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ |
|
|||
М„ |
1974 г., 384 стр. с илл. |
|
||
Редактор В. А. Григорова |
|
|||
Техн. редактор А. П. Колесникова |
Корректор Т. А. Панькова |
|
||
Сдано в набор 31/1 1974 г. |
Подписано к печати 21/Ѵ 1974 г. Бумага 60Х901/«- |
|||
Физ. печ. л. 24 Условн. печ. л. |
24 |
Уч.-изд. л. 24,96 Тираж 4800 экз. |
Т-09723. |
|
Цена книги 2 р. |
36 к. |
Заказ № 143 |
|
|
Издательство «Наука» Главная редакция физико-математической литературы
117071, Москва, В-71, Ленинский проспект, 15
2-я типография издательства «Наука». Москва, Шубинский пер., 10
^ 20403-077 Х 053 (01 )-74 126-74
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие |
......................................................................................................... |
|
6 |
Г л а в а |
I. Феноменологическая теория упорядочения................ |
9 |
|
§ |
1. |
Кристаллография упорядоченных сплавов . . . . |
9 |
§ |
2. |
Рассеяние рентгеновских лучей твердыми растворами |
14 |
§ |
3. |
Устойчивость однородных твердых растворов . . . |
31 |
§4. Феноменологическая теория фазовых переходов вто
|
рого р о д а ................................................................................ |
|
|
41 |
|
Г л а в а |
И. Феноменологическая теория распада твердых растворов |
57 |
|||
§ |
5. |
Термодинамика |
распадающихся |
твердых растворов |
57 |
§ |
6. |
Спинодальный |
распад твердых |
растворов . . . . |
63 |
§7. Распад метастабильного твердого раствора . . . . 80
§8. О возможности образования метастабильных периоди
|
ческих распределений концентрации.............................. |
88 |
Г л а в а |
III. Статистическая теория фазовых переходов |
порядок — |
|
беспорядок в двухкомпонентных растворах замещения |
|
|
и внедрения............................................................................. |
99 |
§ |
9. Модель твердого раствора в статистической теории |
|
|
упорядочивающихся сплавов ......................................... |
99 |
§10. Метод статических концентрационных волн в урав нениях самосогласованного поля (простые решетки
Изинга) |
. . . ...................................................................... |
103 |
§11. Использование метода электронной микродифракции
истатических концентрационных волн для расшифров
§ 12. |
ки структуры субокислов тантала ............................. |
116 |
|||
Критерий Е. М. Лифшица |
и устойчивость |
сверх |
|||
|
структур относительно образования антифазных до |
||||
§ 13. |
менов ...................................................................................... |
|
|
122 |
|
Сверхструктуры |
замещения и внедрения в ГЦК и |
||||
|
ОЦК |
решетках, |
устойчивые |
относительно образова |
|
|
ния |
антифазных |
д о м е н о в ................................................. |
|
129 |
§14. Метод статических концентрационных волн в урав нениях самосогласованного поля (сложные решетки
§ |
15. |
Изинга) .................................................................................. |
|
142 |
Упорядочение в гидридах (дейтеридах) |
ОЦК ме |
|||
§ |
16. |
таллов (Та, N b ) ................................................................... |
159 |
|
Равновесный ближний порядок в бинарных твердых |
||||
§ |
17. |
растворах .............................................................................. |
|
159 |
Определение |
энергетических и термодинамических |
|||
|
|
характеристик |
сплавов Fe — Al методом диффузного |
|
|
|
рассеяния рентгеновских л у ч е й ..................................... |
169 |
|
3
|
§ |
18. |
Вычисление |
фурье-компонент энергий смешения ме |
|
||||||||||||
|
§ |
|
тодом псевдопотенциала........................................... |
|
при |
|
|
|
|
176 |
|
||||||
|
19. Учет корреляции |
в |
сплавах |
произвольном ра |
|
||||||||||||
|
|
|
диусе |
межатомного |
взаимодействия.................... |
|
|
|
182 |
|
|||||||
Г л а в а |
|
IV. |
Упругая энергия и морфология гетерофазных раство |
192 |
|||||||||||||
|
|
|
ров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
20. |
Субструктура гетерофазных |
сплавов |
......................... |
|
|
. . . |
192 |
||||||||
|
§ |
21. |
Сопряжение |
фаз |
и |
внутренние напряжения . |
|
194 |
|||||||||
|
§ |
22. |
Энергия внутренних напряжений упруго анизотропно |
|
|||||||||||||
|
|
|
го кристалла, содержащего когерентные включения |
|
|||||||||||||
|
§ |
23. |
новой ф азы |
.................................................................напряжения |
и |
форма |
|
|
|
200 |
|
||||||
|
Внутренние |
изолированного |
206 |
||||||||||||||
|
§ |
24. |
когерентного |
включения |
................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Оптимальная форма пластинчатых включений в пло |
215 |
|||||||||||||||
|
§ |
25. |
скости |
габитуса |
.......................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
... . |
|||
|
Энергия внутренних напряжений |
в макроскопически |
224 |
||||||||||||||
|
§ 26. |
однородном конечном гетерофазном |
кристалле |
|
. . . |
||||||||||||
|
Зоны |
Гинье — Престона |
и |
когерентные |
выделения |
233 |
|||||||||||
|
§ |
27. |
новой |
фазы |
рентгеновских..........................................................................лучей и электронов на |
||||||||||||
|
Дифракция |
241 |
|||||||||||||||
J |
§ |
28. |
кристаллах, содержащих когерентные выделения . |
||||||||||||||
Роль внутренних напряжений и вакансий в термо |
|
||||||||||||||||
|
|
|
динамике образования устойчивых сегрегаций (К- |
247 |
|||||||||||||
|
|
|
состояния) |
........................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Г л а в а |
|
V. Внутренние напряжения и периодические системы кон |
|
||||||||||||||
|
|
|
центрационных доменов в гетерофазных кристаллах. |
257 |
|||||||||||||
|
|
|
Модулированные структуры |
............................... |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
§ |
29. |
Модулированные |
структуры |
и |
упругие |
концентра |
259 |
|||||||||
|
§ |
30. |
ционные домены |
................................................................. |
|
|
структура |
|
|
|
|||||||
|
Одномерная |
модулированная |
.............. |
|
. |
271 |
|||||||||||
|
§ |
31. |
Двухмерная |
модулированная |
структура |
................ |
|
|
273 |
||||||||
|
§ |
32. |
Трехмерная |
модулированная |
структура |
................ |
|
|
281 |
||||||||
|
§ |
33. |
Периодические системы |
упругих |
концентрационных |
|
|||||||||||
|
|
|
доменов, возникающих при распаде однородного |
|
|||||||||||||
|
|
|
твердого раствора на кубическую и тетрагональную |
286 |
|||||||||||||
|
|
|
фазы |
....................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
VI. Модулированные структуры. Сравнение с эксперимен |
300 |
||||||||||||||
|
|
|
том.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
34. |
Сателлиты на рентгенограммах сплавов, содержащих |
30Ц |
|||||||||||||
|
§ |
35. |
модулированные структуры |
.......................................... |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Электронномикроскопический анализ морфологии мо |
308 |
|||||||||||||||
|
§ 36. |
дулированных стр у к т у р .................................................... |
|
|
|
|
|
|
. . . |
||||||||
|
Происхождение слабо тетрагональных фаз . |
314 |
|||||||||||||||
Г л а в а |
VII. |
Деформационное |
взаимодействие |
примесных |
атомов |
322 |
|||||||||||
J |
§ |
37. |
Введение .............................................................................. |
деформационного |
взаимодействия |
при |
322 |
||||||||||
§ |
38. |
Потенциалы |
324 |
||||||||||||||
|
§ 39. |
месных |
атомов в растворах внедрения и замещения |
||||||||||||||
|
Расчет потенциалов деформационного взаимодействия |
334 |
|||||||||||||||
|
§ 40. |
атомов замещения и вн едрен ия ..................................... |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Влияние статических смещений на дифракционные |
338 |
|||||||||||||||
|
§ 41. |
эффекты |
в сверхструктурах в н едр ен и я ...................... |
|
|
рас |
|||||||||||
|
Упругая |
энергия |
двухкомпонентного твердого |
343 |
|||||||||||||
|
|
|
твора (континуальное приближение)............................. |
|
|
|
|||||||||||
4
§ |
42. |
Деформационное взаимодействие атомов |
углерода |
в |
346 |
|||
§ |
43. |
железо - углеродистом |
мартенсите.................................... |
|
на |
|||
Влияние |
морфологии |
мартенситного кристалла |
353 |
|||||
§ |
44. |
процессы |
упорядочения |
примеси внедрения . . . . |
|
|||
Мартенсит с аномальной |
тетрагональностью . . . . |
|
355 |
|||||
§ |
45. |
Спинодальный распад |
в железо-углеродистом мартен |
359 |
||||
|
|
сите ............................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
Приложения |
.......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
367 |
|
1. |
Асимптотика больших времен в линейной теории спи- |
367 |
||||||
2. |
нодалыюго .................................................................. |
р а с п а д а |
энергии по параметрам у8(/'s) |
|||||
Минимизация свободной |
368 |
|||||||
3. Энергия внутренних напряжений ДЕ в асимптотическом |
370 |
|||||||
4. |
случае .........................тонких пластинчатых включений |
модулиро |
||||||
Вычисление энергии АЕ для одномерной |
374 |
|||||||
|
ванной .................струк туры |
|
|
|
|
|||
Литература............................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
379 |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наиболее распространенные методы получения материалов с особыми механическими, электрическими, магнитными и другими свойствами основаны на широком использовании фазовых пре вращений в сплавах. Свойства сплавов теснейшим образом связаны с их структурой, кристаллической и субмикроскопи ческой. Последняя возникает в гетерофазных состояниях и определяется формой, взаимным расположением и степенью дис персности продуктов фазового превращения. Особенно ценными физическими свойствами обладают так называемые стареющие сплавы с высокой степенью дисперсности фазовых составляющих.
Всовременной технике используются сплавы, находящиеся как в гомогенных, так и в гетерофазных (гетерогенных) состояниях.
Впервом случае материал представляет собой однофазный твер дый раствор, физические свойства которого в основном определя ются структурой кристаллической решетки. Во втором случае это смесь фаз, отличающихся друг от друга составом и кристал лической структурой. Таким образом, тщательное изучение крис таллической и субмикроскопической (гетерогенной) структуры сплавов имеет большое научное и практическое значение. Оно позволяет установить связь между структурой и свойствами сплавов.
Особенно существенный прогресс в этой области был достигнут
впоследние годы в связи с широким использованием дифракцион ной электронной микроскопии и тонких методов ірентгенострук турного и нейтронографического анализа. Обширный эксперимен тальный материал, накопленный к настоящему времени, не может быть полностью осознан и систематизирован без соответствующего развития теоретических представлений. При написании книги ав тор имел в виду восполнить некоторый пробел, существующий меж ду экспериментальными и теоретическими исследованиями струк туры сплавов. Книга представляет собой попытку систематиче ского изложения теории и ее приложений к вопросам структуры твердых растворов. Она, разумеется, не в состоянии охватить весь материал, относящийся к данной теме. Книга в значительной ме
6
ре основана на результатах, полученных автором в последние Гол ды, и, естественно, отражает его точку зрения на проблему. Спи сок литературы не может претендовать на полноту — цитируют ся, в основном, лишь те работы, которые фактически используют ся в тексте.
В книге затрагиваются четыре основных вопроса: структур ные аспекты фазовых переходов порядок — беспорядок, явления распада, роль внутренних напряжений в формировании гете рофазной структуры и теория деформационного взаимодействия примесных атомов внедрения и замещения.
Первая глава посвящена изложению кристаллогеометрии процессов упорядочения и термодинамической теории фазовых переходов второго рода в сплавах. В ней также дано краткое из ложение кинематической теории рассеяния несовершенными твер дыми растворами.
Во второй главе рассматриваются вопросы теории распада (обычного и спинодального).
Третья глава целиком посвящена статистической теории неиде альных твердых растворов с произвольным потенциалом межатом ного взаимодействия. Теория основана на использовании метода статических концентрационных плоских волн. Даны приложения теории к конкретным вопросам физического металловедения: оп ределению структуры субокислов Та и гидридов Та, Nb, по строению диаграмм равновесия Ге — А1 по данным диффузного рассеяния рентгеновских лучей неупорядоченными твердыми рас творами.
Четвертая глава посвящена изучению влияния внутренних на пряжений, связанных с фазовым превращением, на морфологию гетерофазного состояния. В ней изложена общая теория внутрен них напряжений в произвольной системе когерентных включений новой фазы и рассмотрены вопросы, касающиеся форм, ориентаций и ориентационных соотношений включений новой фазы и матри цы. Обсуждаются эффекты, связанные с образованием когерент ных пластинчатых включений и зон Гиньѳ — Престона. Общая теория внутренних напряжений используется также для объяс нения эффекта А-состояния — образования стабильных микро сегрегаций атомов в однофазной области диаграммы состояния.
Пятая глава посвящена изложению теории упругих концен трационных доменов в распадающихся твердых растворах, меха низм образования которых во многом аналогичен механизму образования доменов в ферромагнитных материалах. Теория уп ругих концентрационных доменов привлекается для объяснения модулированных периодических макроструктур, возникающих на промежуточной стадии распада твердого раствора.
Сопоставление теоретических результатов и эксперименталь ных данных, накопленных в ходе рентгеновского и электронно микроскопического изучения модулированных структур, прове дено в шестой главе.
7