125771 (Виявлення впливу вуглецю на міжатомну взаємодію сплавів на основі заліза і нікелю), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Виявлення впливу вуглецю на міжатомну взаємодію сплавів на основі заліза і нікелю", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "125771"
Текст 2 страницы из документа "125771"
Спектри накопичувались у багатоканальному аналізаторі (512 каналів). Калібрування швидкості було виконано за кімнатної температури по фользі -Fe та нітропрусиду натрію. Ширина лінії нітропрусиду натрію становила 0,2 мм/с у діапазоні швидкостей ±10 мм/с. Ізомерні зсуви оцінювалися відносно -Fe.
Мессбауерівські спектри описувалися з використанням стандартної процедури підгонки з розкладанням на компоненти. Обробка спектрів з асиметричним розподілом надтонких параметрів проводили методом Віндоу, доповненим процедурою варіювання ізомерних зсувів [1].
Магнітна сприйнятливість при слабкому полі була виміряна за допомогою індукційного метода. Величина магнітного поля становила 400 А/м з частотою 1 кГц. Температура зразків варіювалася в діапазоні 77 – 450K зі швидкістю 3-5 град/хв. Термопара була в контакті зі зразком. Намагніченість насичення була обміряна за допомогою балістичного магнітометра з полем 800 кА/м у діапазоні 77 – 450 K. Коерцитивну силу визначали експериментально, висмикуванням зразка із балістичної котушки.
Поздовжню та поперечну швидкості ультразвуку ( , ) вимірювали за допомогою автоматизованої імпульсної ультразвукової (УЗ) установки. УЗ дослідження здійснювались в частотному діапазоні 10-30 МГц за кімнатної температури. Діаметр поперечного перерізу ультразвукового пучка складав 2-3 мм. Інструментальна похибка вимірювань абсолютних значень швидкості УЗ на базі 10 мкс складала 10-4 відн. од., а відносних значень була на порядок нижчою. Але через виявлену в процесі УЗ досліджень пружну просторову неоднорідність зразків істинна похибка збільшилась на порядок. Через цю причину вимірювання проводились на 2 - 3 зразках сплавів одного складу. Для збудження і прийому поздовжніх і поперечних УЗ хвиль використовували п’єзодатчики, виготовлені з відповідно зорієнтованих пластин монокристалічного ніобату літію LiNbO3.
Для оцінки впливу вуглецю на міжатомну взаємодію за даними швидкостей ультразвуку і , та густини сплавів розрахували модулі Юнга , зсуву , всебічного стиснення та коефіцієнт Пуассона та визначили характеристичну температуру сплавів , яка в рамках припущення відповідає граничній частоті коливань атомів підгратки заміщення і відіграє роль ефективної температури Дебая. Прийняте припущення дає можливість оцінити вплив вуглецю на і відповідно оцінити відносну зміну жорсткості міжатомного зв’язку у Fe-Ni сплаві при легуванні вуглецем.
Густину сплавів вимірювали диференційним методом гідростатичного зважування у метанолі з використанням кварцового та германієвого еталонів. Похибка вимірювань при масі зразка 10 г. складала 10-4 відн. од.
Дослідження фазового складу сплавів проводилося на дифрактометрі ДРОН-3, з використанням трубок кобальтового та залізного випромінювання - лінії. Після одержання рентгенограм були розраховані параметр гратки .
Експерименти з малокутового розсіювання нейтронів були виконані на дослідницькому реакторі в GKSS науковому центрі в м. Геєштахт у Німеччині. Дослідження були проведені при довжині хвилі нейтронів 8,5 Е (0,85 нм). Роздільна здатність складала 10% (значення на половині максимуму). Діапазон векторів розсіювання (0,006 < q < 0,25 Е-1, q = 4рsinи /л, де 2и – кут розсіювання, а л – довжина хвилі нейтронів) був отриманий, використовуючи три відстані від зразка до детектора (0,7 – 7 м). Зразки знаходилися при кімнатній температурі. Спектри корегували з урахуванням фону.
3.Вивчення впливу вуглецю та марганцю на термічне розширення та магнітні властивості інварних сплавів
Результати дослідження впливу вуглецю та інших легуючих елементів на інварні властивості Fe-Ni сплавів важливі для розробки процедури термообробки і створення нових композицій.
Ми провели дилатометричний аналіз ГЦК Fe–Ni–C сплавів [2], в яких концентрація Ni зменшена до 30 мас. % і які містять С в кількості більшій, ніж у сплавах, що досліджувались раніше, а також домішку Mn. Для порівняння проведено вимірювання ТКЛР звичайного інвару Fe-36,0% Ni та інвару, який містить вуглець біля 0,6% C, що було більшим, ніж в дослідженнях Гійома та Захарова.
Температурна залежність ТКЛР сплаву Fe–36,0% Ni, табл. 3, в діапазоні 110 – 520 K близька до величин ТКЛР, які представлено в довідниках.
Значення ТКЛР сплаву з вуглецем Fe–35,9% Ni–0,6% C (табл. 3) при температурах 110 К, 200 К, 300 K зросло, а середнє значення < > в діапазоні 110–300 K збільшилось до 2,510-6 K-1, величина при температурах 300 К, 380 К зросла, а при 500 К впала, хоча середнє значення < > в діапазоні 300 – 500 K не змінилось і становило 1,310-6 K-1. Слід зазначити, що температурний діапазон з мінімальним ТКЛР розширився на 30 K вгору по температурі, що пов’язано з підвищенням вуглецем температури Кюрі інвару.
Для виявлення впливу нікелю поблизу інварного мінімуму провели дослідження сплаву Fe-34,1% Ni. Для діапазону температур 110-300 K ТКЛР сплаву, табл. 3, залишається таким же низьким, як і для сплаву Fe–36,0% Ni. Проте проявляться тенденція до збільшення значення ТКЛР на 10% в цьому діапазоні. При температурі 380 K суттєво більше ніж у сплаву Fe–36,0% Ni, а в діапазоні 380-500 K ця різниця стає більш суттєвою < > = 3,110-6 K-1, на противагу < > = 1,710-6 K-1 для сплаву Fe–36,0% Ni, табл. 3. Ці дані добре узгоджуються з тим, що при зменшенні концентрації нікелю на декілька відсотків температура Кюрі зміщується в бік низьких температур на кілька десятків градусів, і тим самим звужує зверху діапазон з мінімальним ТКЛР.
Для того, щоб підтвердити вплив Ni ще і в трьохкомпонентному сплаві, провели додаткове дослідження сплаву Fe–36,1% Ni–0,55% C, в якому концентрація нікелю дещо більша. Для діапазону температур 110-500 K < > на 17% краще ніж в сплаві Fe–35,9% Ni–0,61% C, табл. 3. Хоч при температурі 300 K спостерігається зворотна картина, де ТКЛР сплаву має значення дещо більше. Що також можна пов’язати зі зміщенням точки Кюрі. Використовуючи ці дані можна спроектувати композиційний сплав з низьким значенням ТКЛР в діапазоні температур значно вищих за кімнатну.
Таблиця 3. Значення ТКЛР сплавів, отримані за кривими нагрівання
Позначення сплаву |
| |||||
|
|
|
|
|
| |
Fe–36,0% Ni | 1,01 | 1,25 | 0,03 | 0,06 | 0,63 | 4,54 |
Fe–34,1% Ni | 1,41 | 1,08 | 0,04 | 0,37 | 0,81 | 8,09 |
Fe–35,9% Ni–0,61% C | 1,62 | 4,02 | 1,76 | 1,02 | 0,64 | 1,91 |
Fe–36,1% Ni–0,55% C | 0,27 | 4,12 | 2,49 | 0,76 | 0,01 | 1,41 |
Fe–29,2% Ni | 1,85 | 12,51 | 8,80 | 10,49 | 10,68 | 11,32 |
10,78* | 15,26* | 15,76* | 17,77* | |||
Fe–29,7% Ni–0,97% C | 0,01 | 0,91 | 2,95 | 7,81 | 10,88 | 16,27 |
Fe-30,1% Ni-1,18% C | 0,61 | 1,75 | 3,24 | 6,95 | 8,17 | 15,48 |
Fe–30,5% Ni–1,5% C | 0,55 | 1,11 | 2,96 | 7,08 | 10,18 | 15,19 |
Fe–29,7% Ni–0,83% Mn | 6,30 | 14,02 | 9,56 | 11,05 | 11,09 | 11,68 |
11,01* | 15,54* | 15,89* | 17,09* | |||
Fe–29,8% Ni–0,61% Mn | 8,13 | 13,48 | 9,17 | 11,07 | 11,35 | 11,98 |
10,43* | 15,51* | 16,25* | 17,73* | |||
Fe–30,2% Ni–0,8% Mn–1,15% C | 0,34 | 1,76 | 2,64 | 4,82 | 6,31 | 14,82 |
Fe–30,1% Ni–0,44% Mn–1,22% C | 0,47 | 2,92 | 3,80 | 6,50 | 7,79 | 16,24 |
Примітка: * - вимірювання до охолодження перед мартенситним перетворенням
На відміну від ТКЛР звичайного інварного сплаву Fe-36,0% Ni для сплаву з меншим вмістом нікелю, Fe-29,2% Ni , температурна залежність ТКЛР має суттєву відмінність [2] і значення при 300 K становить 10,810-6 K-1 (табл. 3). При температурі 243 K, яка була визначена за дилатометричними даними і магнітною сприйнятливістю [1], протікає мартенситне перетворення і криві охолодження та нагрівання не співпадають.
Принципово інша крива теплового розширення і поведінка залежності (Т) спостерігається в сплавах з концентрацією нікелю близькою до 30% Ni та додатково легованих вуглецем. Вуглець суттєво знижує мартенситну точку, в результаті чого дилатометричні криві охолодження та нагрівання співпадають [2]. В сплаві Fe–29,7% Ni–0,97% C ТКЛР в температурному діапазоні 110–380 K суттєво зменшився у порівнянні з ТКЛР сплаву Fe–29,2% Ni. Легування сплаву з концентрацією нікелю біля 30% Ni вуглецем до 1 % в декілька разів зменшує його термічне розширення.
В сплаві з більшою концентрацією вуглецю, Fe-30,1% Ni-1,18% C, < > в діапазоні температур 110–300 K підвищилось до 1,910-6 K-1. В інтервалі 300-380 K < > не змінилось в межах похибки (5,110-6 K-1), а значення ТКЛР при температурах 380 К, 400 К, 500 К і відповідне середнє значення < > в цьому температурному інтервалі зменшились (табл. 3).
Підвищення концентрації С до 1,5% (Fe–30,5% Ni–1,5% C) мало змінило середнє значення ТКЛР (1,510-6 K-1) в діапазоні температур 110–300 K у порівнянні з для сплавів Fe–29,7% Ni–0,97% C і Fe-30,1% Ni-1,18% C (табл. 3). В діапазоні температур 300-380 K < > = 5,010-6 K-1, що близьке до ТКЛР сплавів з 0,97% C та 1,18%C. При більш високих температурах 380 К, 500 К ТКЛР зменшився. у порівнянні з сплаву з нижчою концентрацією вуглецю.