Фазовые равновесия в системах Pd-Cu-Sn и Pd-Au-Sn - экспериментальное исследование и термодинамический расчет (1105451), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Результаты ЭДМА сплавов системы Pd–Cu–Sn, отожженных при 500 °C№сплаваСостав сплава пошихте, ат.%PdCuSnСостав фазы, ат.%ЧислофазФазаPdCuSnПM14258–1β-CuPd42,957,1–ПM21684–1Cu3Pd15,384,7–МО1–86142–90,39,7–0,927,61,137,412,517,914,327,627,64,222,10,827,579,876,4–76,065,272,164,674,367,4~5870,1–35,453,4–23,646,377,797,247,798,537,563,355,758,641,634,869,138,097,348,46,24,1–4,721,48,816,31,89,3~3310,9–58,329,4–50,528,822,31,924,70,425,124,226,427,130,837,626,739,91,924,114,019,5–19,313,419,119,123,923,3~919,0–6,317,2–25,924,9αδ-Cu41Sn114157015273540252815602521125403531210553521410801021577518316755201177010202186710233196715183205033173232925455030252511αγ-Cu3Snαγ-Cu3Snζ-Cu10Sn3γ-Cu3Snε-Cu3Snγ-Cu3Snγ-Pd2–xSnε-Cu3Snγ-Pd2–xSnαγ-Cu3Snατ1Pd3Sn (а)τ1α (б)τ1τ1Pd3Snτ2ατ1β-CuPdατ1τ2 (а)γ-Cu3Snτ265304035253α1,598,20,3γ-Cu3Sn43,632,424,0τ243,530,526,0311065251ε-Cu3Sn8,865,425,832578172α0,393,06,7ζ-Cu10Sn38,069,222,8α3,595,60,9τ241,434,823,8α0,694,35,1ζ-Cu10Sn313,862,024,2333525106075151522365510351γ-Pd2–xSn53,29,737,137655302τ264,611,324,1Pd2Sn67,80,531,7γ-Pd2–xSn31,325,443,3PdSn51,80,048,2Pd5Sn738,06,455,6PdSn234,51,564,0γ-Pd2–xSn28,827,843,4γ-Cu3Sn36,332,431,3γ-Pd2–xSn44,920,035,1τ254,420,724,9Pd2Sn67,01,231,8γ-Pd2–xSn62,83,633,6α0,390,19,7ζ-Cu10Sn33,473,423,2CuPd43,055,02,0α50,043,44,6α15,883,40,8τ250,525,924,6γ-Pd2–xSn53,48,737,9PdSn50,70,448,9Pd20Sn1355,84,639,6PdSn51,20,348,5384041434546474849453040553520251577451550555283555050353020324540322322222(а) Количество фазы в образце недостаточно для определения ее состава(б) Размеры фазы малы для определения ее точного состава66(а)(б)(в)(г)Рисунок 32.
Микроструктуры образцов МО1 (а), № 33 (б), № 14 (в) и № 35 (г),отожженных при 500 °СГраница неупорядоченного α-твердого раствора на основе ГЦК-компонентов Pd и Cu всистеме Pd–Cu–Sn при 500 ˚С построена по результатам исследования четырнадцати образцов№№ 4, 7, 14, 15, 17, 19, 20, 30, 32, 33, 35, 45, 46, 47 (Таблицы 11, 12, Рисунок 33).
Большинствоиз них принадлежали областям двухфазных равновесий: сплавы №№ 4, 7, 14 – области α + γCu3Sn, сплав № 17 области α + τ1, сплавы №№ 32, 35, 45 – области α + ζ-Cu10Sn3, сплавы №№33, 37 – области α + τ2 и образец № 46 – области α + CuPd. Микроструктуры некоторых из этихсплавов (№№ 33, 14, 35) представлены на Рисунке 32,б,в,г.Рисунок 33. Участок изотермического сечения при 500 °С с конодами образцов,содержащих α-фазу твердого раствора67Как видно из Таблицы 11, параметр ячейки α-твердого раствора по границе егосуществования в тройной системе уменьшается при добавлении меди и достигает своегонаименьшего значения (aα = 3,6144(5) Å) в образце состава Pd1,1Cu98,5Sn0,4.
Затем, как видноиз Рисунка 33, растворимость олова в ГЦК-растворе резко возрастает и в сплаве № 45 присоставе Pd0,3Cu90,1Sn9,7 параметр решетки становиться равным 3,6834(13)Å, а в двойномсплаве МО4 при содержании олова 9,7 ат.% – 3,6850(14) Å.В образцах №№ 15, 19, 20 и 30 реализовались три фазы: в образце № 15 – α, τ1 и Pd3Sn(Рисунок 34,а), в образце № 19 – α, τ1 и β-CuPd (Рисунок 34,б), в образце № 20 – α, τ1 и τ2(Рисунок 34,в), в образце № 30 – α, τ2 и γ-Cu3Sn.
Параметры элементарных ячеек всех этих фазприведены в Таблице 11, а составы равновесных фаз в Таблице 12. Следует отметить, чтодостоверно определить составы фаз и β-CuPd, соответствующие трехфазной коноде + τ1 +β-CuPd при энергодисперсионном микроанализе образца № 19 не удалось. Как видно измикроструктуры соответствующего образца (Рисунок 34,б), две эти фазы – α и β-CuPd –выделяются между светлыми зернами фазы τ1 в виде очень мелких включений. Поэтомусторона + β-CuPd треугольника + τ1 + β-CuPd была построена с учетом результатов,полученных при рентгенофазовом и энергодисперсионном анализе образца № 46 (Таблица 12).На рентгенограмме этого образца присутствовали рефлексы двух кубических фаз – ГЦК () иОЦК (CuPd) (Таблица 11), а содержание олова в α-твердом растворе и фазе β-CuPd составлялосоответственно 4,6 (при 43,4 ат.% Cu) и 2 ат.% (при 55 ат.% Cu).(а)(б)(в)Рисунок 34. Микроструктуры образцов № 15 (а), 19 (б) и 20 (в), отожженных при 500 °СОбласть гомогенности тройной фазы τ1 установлена в настоящей работе по результатамисследования образцов, составы которых показаны на Рисунке 35.
Состав τ1-фазы в трехфазномобразце № 15 определяет минимальную растворимость в ней меди (4 ат.%). Значениемаксимальной растворимости олова (29 ат.%) в фазе τ1 получено при исследованиидвухфазного образца № 20. Микроструктуры сплавов № 15 и № 20 представлены на Рисунках34,а и 34,в соответственно. Темная фаза на этих рисунках соответствует α-твердому раствору наоснове ГЦК компонентов, серая – фазе τ1; небольшие белые включения в образце № 1568относятся к фазе Pd3Sn (Рисунок 34,а), в образце № 20 – к фазе τ2 (Рисунок 34,в).
Параметрырешеток фаз, реализующихся в сплавах № 15 и № 20, приведены в Таблице 11,соответствующие им рентгенограммы – на Рисунках 36 и 37.Рисунок 35. Участок изотермического сечения при 500 °С с конодами образцов,содержащих фазу τ1Результаты изучения сплавов №№ 15, 16, 17, 18, 19 и 20 методами РФА и ЭДМАпоказывают, что с ростом концентрации меди содержание олова в τ1-фазе уменьшается от 19,5до 17,2 ат.%, а ширина ее области гомогенности по олову не превышает 1 ат.% (Таблицы 11,12).Рисунок 36. Рентгенограмма образца № 15, отожженного при 500 °С69Рисунок 37. Рентгенограмма образца № 20, отожженного при 500 °СНабор отражений, принадлежащих тройной фазе τ1, был выделен при рентгенофазовоманализе однофазного образца № 16 состава Pd76,0Cu4,7Sn19,3 (Рисунок 38).
Структурасоединения τ1 является производной от структуры типа In; о ее определении сообщается вРазделе III.2.2.3.(а)(б)Рисунок 38. Рентгенограмма (а) и микроструктура (б) образца № 16, отожженного при500 °СИсследования образцов №№ 18, 20, 29, 30, 33, 37 и 45 показали присутствие наизотермическом сечении системы Pd–Cu–Sn при 500 С еще одной тройной фазы. Эта фаза наРисунке 39 обозначена как фаза 2. Набор сответствующих ей отражений установлен прирентгенофазовом анализе однофазного образца № 29.70Рисунок 39. Участок изотермического сечения при 500 °С с конодами образцов,содержащих фазы Pd3Sn и τ2Из результатов, представленных в Таблице 12, очевидно, что область гомогенности фазыτ2 вытянута вдоль изоконцентраты олова 25 ат.%.
Область гомогенности очень узкая,поскольку содержание олова в 2-фазе, соответствующее конодам + 2, ограничивающим еенижнюю границу (образцы №№ 33, 47), и содержание олова в 2-фазе, соответствующееконодам 2 + Pd2Sn (образец № 37, Рисунок 40,а) и 2 + Pd2Sn + γ-Pd2–xSn (образец № 43,Рисунок 40,б), ограничивающим ее верхнюю границу, отличается не более чем на 1%.(а)(б)Рисунок 40.
Микроструктура образцов № 37 (а) и 43(б), отожженных при 500 °СМинимальнаярастворимостьмедивфазе2установленапорезультатамэнергодисперсионного микроанализа трехфазного сплава № 18 (Таблица 12) и составляет9 ат.%. Содержание меди в фазе Pd3Sn, находящейся в равновесии с фазой τ2 в образце № 18,составляет 1,8 ат.%. Рентгенограмма образца № 18 показана на Рисунке 41.71Рисунок 41.
Рентгенограмма образца № 18, отожженного при 500 °СРентгенограмма образца № 30 содержала рефлексы фазы 2 и соединения γ-Cu3Sn скубической структурой типа BiF3, соотношение интенсивностей которых указывало напримерно равное содержание этих фаз в образце (Рисунок 42). При исследовании данногосплава методом ЭДМА было обнаружены отдельные включения α-твердого раствора, богатогомедью (Таблица 12). Составы равновесных фаз в образце № 30 определили положениетрехфазного треугольника 2 + γ-Cu3Sn + (Рисунок 39) и максимальную растворимость меди в2-фазе (32 ат.%) .Рисунок 42.
Рентгенограмма образца № 30, отожженного при 500 °С72Участок изотермического сечения, на который нанесены коноды двух- и трехфазныхравновесий с участием фаз γ-Cu3Sn, ε-Cu3Sn и ζ-Cu10Sn3, представлен на Рисунке 43.Рисунок 43. Участок изотермического сечения при 500 °С с конодами образцов,содержащих фазы из двойной системы Cu–SnОбласть гомогенности фазы γ-Cu3Sn была построена по результатам исследованияоднофазного образца № 23, двухфазных образцов № 4 (Рисунок 44,а), № 7 (Рисунок 44,б), № 8(Рисунок 44,в), № 14 (Рисунок 32,в), № 41 (Рисунок 44,г) и трехфазных образцов № 11 (Рисунок44,д) и № 30. Нижняя граница области гомогенности фазы, согласно ЭДМА образцов №№ 4, 7,14, соответствует изоконцентрате олова 25 ат.%.
Вдоль этой границы по мере увеличениясодержания меди в фазе параметр кубической ячейки γ-Cu3Sn уменьшается от 6,2194(16) Å до6,111(5) Å (Таблица 11). Содержание олова, в образцах, ограничивающих верхнюю границуфазы γ-Cu3Sn (образцы № 41 и № 11), составляет ~31 ат.% (Таблица 12), откуда следует, чтоширина области гомогенности фазы по олову достигает 6 ат%. Микроструктура образцов№ 41 и № 11 показана на Рисунке 44,г 44,д.Минимальная растворимость палладия в γ-Cu3Sn-фазе установлена по результатамисследования образца № 8 (Таблица 12). На рентгенограмме этого сплава (Рисунок 45)присутствовали две системы отражений фаз γ-Cu3Sn и ζ-Cu10Sn3 (Таблица 11), содержаниепалладия в фазе γ-Cu3Sn составляло 18 ат.%. Что касается максимальной растворимостипалладия в γ-Cu3Sn-фазе, то она получена при ЭДМА сплава № 30 и составляет 43,6 ат.%.В области, богатой медью, фаза γ-Cu3Sn взаимодействует с двумя фазами – ε-Cu3Sn иζ-Cu10Sn3, существующими в двойной системе Cu–Sn примерно при том же соотношениикомпонентов 3:1 (Рисунок 43).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
