Фазовые равновесия в системах Pd-Cu-Sn и Pd-Au-Sn - экспериментальное исследование и термодинамический расчет (1105451), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Область гомогенности фазы ε-Cu3Sn очерчена по результатам73рентгенофазовогоиэнергодисперсионногоисследованиясплавов№№11,12,31.Растворимость палладия в этой фазе составляет 14 ат.% (Таблица 12).(а)(б)(г)(в)(д)Рисунок 44. Микроструктура образцов №№ 4 (а), 7(б), 8 (в), 41 (г) и 11 (д), отожженныхпри 500 °СРисунок 45. Рентгенограмма образца № 8, отожженного при 500 °СРезультаты ЭДМА сплавов №№ 8, 32, 35, 45 показывают, что фаза ζ-Cu10Sn3 реализуетсяпо изоконцентрате олова 23 ат.% от ~3 до ~14 ат.% Pd (Таблица 12) и находится в равновесии ствердым раствором на основе меди. Микроструктура образца № 8 показана на Рисунке 44,в, арентгенограмма на Рисунке 45.
По соотношению интенсивностей реперных линий и по74содержанию темных игольчатых кристаллов фазы ζ-Cu10Sn3 на светлом фоне фазы γ-Cu3Snвидно, что содержание фаз γ-Cu3Sn и ζ-Cu10Sn3 в сплаве состава Pd67Cu10Sn23 примерноодинаковое, т.е. состав образца находится на равном растоянии от граничных составов фазγ-Cu3Sn и ζ-Cu10Sn3. Содержание палладия, по результатам ЭДМА этого образца, равно12,5 ат.%.Положение трехфазного треугольника γ-Cu3Sn + ζ-Cu10Sn3 + ε-Cu3Sn определеноконодами двухфазного образца № 8 и трехфазного образца № 11, положение трехфазнойконоды, соответствующей фазовой области γ-Cu3Sn + ζ-Cu10Sn3 + – конодами двухфазныхобразцов № 8 (γ-Cu3Sn + ζ-Cu10Sn3) и № 35 (ζ-Cu10Sn3 + α) (Рисунок 43).Область гомогенности твердого раствора на основе соединения δ-Cu41Sn11 и равновесия сего участием в настоящей работе достоверно не установлены и нанесены на Рисунки 31 и 43пунктиром.
Однако можно утверждать, что, поскольку фаза ζ-Cu10Sn3 в сплаве № 45 имеетсостав Pd3,4Cu73,4Sn23,2 и находится в равновесии с -твердым раствором составаPd0,3Cu90,1Sn9б7, при 500 С фаза δ-Cu41Sn11 практически не растворяет палладий.Равновесия, реализующиеся при 500 °С в тройной системе Pd–Cu–Sn с участием фазPd2Sn, γ-Pd2-xSn, Pd20Sn13 и PdSn, представлены на Рисунке 46.Рисунок 46.
Участок изотермического сечения при 500 °С с конодами образцов,содержащих фазы системы Pd–SnПо данным РФА и ЭДМА сплавов № 37 и № 43 (Таблицы 11, 12), фаза Pd2Sn,растворяющая 1 ат.% Cu, участвует в равновесиях с фазами τ2 и γ-Pd2-xSn. Еще меньше медирастворяется в соединении PdSn. В двухфазных образцах PdSn + γ-Pd2-xSn (№ 48, Рисунок 47,а)и PdSn + Pd20Sn13 (№ 49, Рисунок 47,б) содержание меди в фазе со структурой MnP соединенияPdSn составляло десятые доли процента (Таблица 12). В трехфазном равновесии с γ-Pd2-xSn иPd5Sn7(образец№38)участвуетпрактическичистоедвойноесоединениеPdSn.Микроструктура образца № 38 представлена на Рисунке 47,в: светлая фаза соответствует75соединению PdSn, темные зерна – фазе на основе соединения γ-Pd2–xSn, серые зерна – фазе наоснове соединения Pd5Sn7.
Составы фаз и их кристаллографические характеристики приведеныв Таблицах 11 и 12.(а)(б)(в)Рисунок 47. Микроструктуры образцов № 48 (а), 49(б) и 38 (в), отожженных при 500 °СРезультаты исследования двухфазных образцов № 48 и № 49 (Таблицы 11 и 12)позволили также установить примерную растворимость меди в соединении Pd20Sn13.Поскольку конода двухфазного равновесия PdSn + γ-Pd2-xSn (№ 48) при содержании палладия60 ат.% проходит через точку с содержанием меди 8 ат.% (Рисунок 46), а в образце № 49содержание меди в фазе на основе соединения Pd20Sn13 составляет 4,6 ат.%, можно утверждать,что растворимость меди в соединении Pd20Sn13 ограничивается 5 ÷ 7 ат.%.Самой протяженной областью гомогенности на изотермическом сечении системы Pd–Cu–Sn при 500 С обладает фаза γ-Pd2–xSn со структурой Ni2In.
Ее присутствие отмечалось вобразцах №№ 11, 12, 36, 38, 40, 41, 43, 48 до содержания меди 38 ат.% (Таблицы 11, 12). Приэтом, если в двойной системе Pd–Sn при 500 С фаза γ-Pd2–xSn существует в узком интервалеконцентраций – от 37 до 37,5 ат.% Sn, то добавление 4 ат.% Cu расширяет ее областьгомогенности на 45 ат.% Sn до стехиометрического состава (Pd,Cu)2Sn. Так, в образце № 43содержание олова в фазе γ-Pd2–xSn составляет 33,6 ат.%.Область гомогенности γ-Pd2–xSn направлена к изоструктурной ей фазе η-Cu6Sn5 двойнойсистемы Cu–Sn, поэтому при увеличении содержания меди в ней одновременно возрастаетсодержание олова (Таблица 12).Положение трехфазной области γ-Pd2-xSn + Pd20Sn13 + PdSn однозначно определяетсяконодами двухфазных равновесий γ-Pd2-xSn + PdSn (образец № 48) и Pd20Sn13 + PdSn (образец №49) (Таблица 12).Трехфазные равновесия с участием жидкой фазы достоверно не установлены, поэтому наизотермическом сечении соответствующие треугольники нанесены пунктиром с учетом конодобразцов № 12 и № 40 (Рисунки 31 и 46).76III.2.2.2.Изотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 800 ˚СИзотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 800 °С представлено на Рисунке 48.Видно, что характер фазовых равновесий при данной температуре в целом остается таким же,как и при 500 °С (Рисунок 31).
Растворимость олова в твердом растворе α на основе ГЦКкомпонентов Pd и Cu резко уменьшается с ростом содержания меди, достигает минимума при70-80 ат.% Cu, а затем вновь возрастает. Фаза 1 существует в интервале концентраций от 4 до30 ат.% Cu, при этом содержание олова в ней уменьшается с 20 до 17 ат.%.Рисунок 48. Изотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 800 °ССреди фаз граничной двойной системы Pd–Sn только γ-Pd2-xSn растворяет в себе~20 ат.% меди, остальные фазы – Pd3Sn, Pd2Sn, Pd20Sn13 и PdSn – проникают в тройную системунезначительно.
Больше всего – до 4,5 ат.% Cu – фаза Pd2Sn со структурой Co2Si. Наизоконцентрате олова 25 ат.%, как и при 500 °С, обнаружено существование фаз 2 и γ-Cu3Sn.Присутствие фазы 2 отмечается от 12 до 36 ат.% Cu, максимальная растворимость палладия вфазе γ-Cu3Sn составляет 38 ат.%. Фаза γ-Cu3Sn находится в равновесии с жидкостью, поэтомудостоверных данных о положении ее верхней границы и минимальной растворимости в нейпалладия при температуре 800 С в настоящей работе не получено. Предполагаемые границы вэтой фазовой области нанесены пунктиром (Рисунок 48).
Жидкая фаза появляется на сторонеCu–Sn при 16 ат.% Sn и занимает значительную часть концентрационного треугольника.77Граница твердого раствора α на основе ГЦК-компонентов (Рисунок 49) построена порезультатам исследования сплавов №№ 1, 2, 3, 13, 14, 15, 20, 24, 27, 33 принадлежащих семифазовым областям: α, α + 1, α + 2, α + γ-Cu3Sn, α + 1 + 2, α + 1 + Pd3Sn и α + 2 + γ-Cu3Sn.Микроструктуры, иллюстрирующие эти области, представлены на Рисунке 50, результатырентгенофазового и локального ренгеноспектрального анализа – в Таблицах 13 и 14.Рисунок 49.
Участок изотермического сечения при 800 °С с конодами образцов,содержащих α-твердый раствор(а)(б)(г)(в)(д)Рисунок 50. Микроструктура образцов №№ 15 (а), 20 (б), 1 (в), 3 (г) и 33 (д),отожженных при 800 °С и содержащих фазу α78Таблица 13. Результаты РФА образцов системы Pd–Cu–Sn, отожженных при 800 ˚С№ сплаваМО21Состав сплавапоPd Cu Sn609525ЧислофазФазаПараметры решетки, ÅСтруктурный типa51152bcαCu3,6767(2)––αCu3,8464(10)––На основе In2,876(5)–3,612(2)Cu–––τ1На основе In2,8743(18)–3,4955(8)αCu3,6617(9)––τ2Pd2CuSn8,973(6)5,920(6)4,522(3)τ2Pd2CuSn9,002(10)5,936(3)4,542(8)Pd2SnCo2Si5,632(1)4,309(4)8,098(2)τ1α(a)5530152335501525601525265025252τ2Pd2CuSn8,980(4)5,9234(12)4,5311(7)73540251γ-Cu3SnBiF36,2067(9)––96010302τ2Pd2CuSn8,991(7)5,920(4)4,536(10)Pd2SnCo2Si8,072(2)5,621(4)4,329(2)105020302τ2Pd2CuSn8,991(4)5,9236(2)4,5342(18)γ-Pd2–xSn Ni2In4,391(18)–5,674(8)137310172αCu3,911(2)––τ1На основе In2,871(5)–3,705(2)141080102αCu3,6271(8)––γ-Cu3SnBiF36,1914(5)––(a)7827915775183αCu3,9245(8)––τ1На основе In2,8713(4)–3,7199(6)Pd3SnAuCu33,9720(10)––τ1На основе In2,8729(7)–3,7123(8)Pd3SnAuCu33,9720(9)––5202177010201τ1На основе In2,8784(19)–3,6729(9)196715181τ1На основе In2,8795(2)–3,6181(9)αCu3,6750(8)––τ1На основе In2,8717(7)–3,5191(9)τ2 (a)Pd2CuSn–––τ1На основе In2,8708(5)–3,553(3)αCu3,6422(3)––τ2 (a)Pd2CuSn–––γ-Cu3SnBiF36,1977(21)––αCu3,9029(13)––Pd3SnAuCu33,9693(6)––τ2Pd2CuSn9,063(3)5,9430(19)4,5459(7)Pd2SnCo2Si8,102(13)5,617(4)4,303(3)20222427285055407871352840104151720122531313294530251τ2Pd2CuSn8,984(4)5,9208(2)4,5322(15)304035251τ2Pd2CuSn8,970(4)5,920(6)4,519(3)332560152αCu3,64531(2)––γ-Cu3SnBiF36,1971(12)––345520252τ2Pd2CuSn8,996(3)5,929(6)4,57(8)Co2Si–––Pd2Sn(a)6375791680365510352τ2 (a)Pd2CuSn–––γ-Pd2–xSn Ni2In4,397(3)–5,672(4)τ2 (a)–––γ-Pd2–xSn Ni2In4,4269(19)–5,674(3)τ28,993(6)5,928(6)4,525(5)γ-Pd2–xSn Ni2In4,388(16)–5,672(3)Pd2CuSn3765530243551530244605351γ-Pd2–xSn Ni2In4,383(3)–5,672(7)504520351γ-Pd2–xSn Ni2In4,381(6)–5,669(3)Pd2CuSn(а) Количество фазы в образце недостаточно для определения параметров ячейки806381Таблица 14.
Результаты ЭДМА сплавов системы Pd–Cu–Sn, отожженных при 800 °C№ сплаваМО2Состав сплава пошихте, ат.%PdCuSn-95Состав фазы, ат.%ЧислофазФазаPd51CuSnα–94,45,6α53,838,87,4τ164,218,817,0α31,467,51,14τ154,029,916,1α16,982,01,1τ250,924,624,5τ260,014,825,2Pd2Sn66,30,733,01602515225530152335501525601525265025251τ248,026,325,773540251γ-Cu3Sn36,937,825,396010302τ255,519,924,6Pd2Sn64,63,132,3105020302τ245,929,524,6γ-Pd2–xSn52,313,434,3137310172α76,59,913,6τ173,48,418,2141080102α4,887,57,6γ-Cu3Sn21,554,723,7α81,34,614,1τ176,83,519,7–––76,44,619,0–––15775182Pd3Sn (a)τ116755202177010201τ172,78,119,2196715181τ169,013,717,3α28,870,21,0τ153,529,616,9τ255,624,120,3τ156,626,916,5202250553528151731Pd3Sn(a)82α242840714042025237,389,13,6–––γ-Cu3Sn37,338,424,3Pd3Sn73,52,324,2τ264,811,523,7Pd2Sn68,10,731,2τ2(a)294530251τ246,828,424,8304035251τ241,733,424,9332560152α6,290,13,7γ-Cu3Sn33,541,724,8345520252τ255,820,024,2Pd2Sn63,24,532,3365510352τ245,229,924,9γ-Pd2–xSn50,414,734,937655302τ256,619,224,2γ-Pd2–xSn63,33,533,2435515302τ248,027,624,4γ-Pd2–xSn53,712,134,244605351γ-Pd2–xSn60,15,834,1504520351γ-Pd2–xSn44,919,635,5(а) Количество фазы в образце недостаточно для определения ее составаКоноды фазовых областей с участием тройной фазы 1 (Рисунок 51) установлены приизучении образцов №№ 1, 2, 13, 15, 16, 17, 19, 20, 22.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
