Совместное легирование никеля рением и переходными металлами V - VI групп (1105746), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В этом случае цепьчетырёхфазных равновесий замыкается, образуя кольцо. Все четырёхфазные равновесия,составляющие это кольцо, включают в себя это общее двухфазное равновесие. Еслиостаточный граф не разлагается на графы четырёхфазных равновесий при добавлениинепроецирующихсятрёхфазныхравновесий,тоэтооднозначноуказываетнасуществование хотя бы одного двухфазного равновесия, отсутствующего на изотермахтрёхкомпонентных систем.Таким образом, при полиэдрации изотермических сечений диаграмм фазовыхравновесий четырёхкомпонентных систем методом графов необходимо выполнитьнесколько последовательных шагов:1.
Формализация строения четырёх трёхкомпонентных изотерм в виде графов,включающих все фазы каждой трёхкомпонентной системы и все трёхфазные равновесия.Следует отметить, что для прогнозирования строения четырёхкомпонентной изотермыиспользуются графы тройных изотерм, включающие только трёхфазные равновесия.Двухфазные равновесия из графа исключаются.2.
Определениечислафаз(числавершинсуммарногографа1)вчетырёхкомпонентной системе и сложение полученных на первом шаге графов тройныхизотерм в суммарный граф изотермического сечения диаграммы фазовых равновесийчетырёхкомпонентной системы.3. Разделениесуммарногографанаподграфырекомбинирующих2ивырождающихся3 трёхфазных равновесий, подграфы четырёхфазных равновесий иостаточный граф, дальнейшее разложение которого на подграфы четырёхфазныхравновесий невозможно ввиду отсутствия информации о непроецирующихся равновесиях.Если в суммарном графе две вершины связаны более чем двумя рёбрами, то такой графили построен неправильно, или может быть разложен на подграфы.________________1Суммарный граф – граф n-компонентной системы, получаемый путём сложения графов (N-1)-фазныхравновесий (n-1)-компонентных систем, образующих n-компонентную систему.2Рекомбинирующие N-фазные равновесия – N-фазные (N≥2) равновесия, существующие в трёх или более n-компонентных системах и образующие в (n+1)-компонентной системе (системе большей мерности) общуюобласть N-фазного равновесия.3Вырождающееся равновесие – N-фазное равновесие n-компонентной системы, переходящие в (n+1)-компонентной системе в (N-1)-фазное равновесие.24В результате после выделения из суммарного графа подграфов рекомбинирующихтрёхфазных равновесий и четырёхфазных равновесий в ряде случаев остаётся подграф,содержащий более четырёх фаз, который дальше не разлагается (остаточный граф).4.
Анализ остаточного графа, основанный на известной информации о строенииграфов подобных систем, с целью выбора наиболее вероятных вариантов разложения.Неразложимость остаточного графа означает, что в четырёхкомпонентной системесуществует не менее двух четырёхфазных равновесий, причем эти равновесия соединеныв единый блок.5.
Экспериментальное построение изотермического сечения диаграммы фазовыхравновесий четырёхкомпонентной системы. Если в четырёхкомпонентной системеимеется хотя бы одно непроецирующееся двухфазное равновесие, то будет существоватьнесколько вариантов разложения остаточного графа. В этом случае для подтвержденияреализующегося варианта разложения остаточного графа необходима экспериментальнаяпроверка. Основная цель эксперимента – проверить все возможные непроецирующиесядвухфазные равновесия или определить все непроецирующиеся трёхфазные равновесия.Пример полиэдрации четырёхкомпонентной системы Mo-Ni-Re-V при 1425 К приведен нарисунке 1.12.Полиэдрацияизотермическихсеченийдиаграммфазовыхравновесийпятикомпонентных систем осуществляется также как и для четырёхкомпонентных системв несколько стадий:а) определение числа фаз, образующих четырёхфазные равновесия в пятикомпонентнойсистеме;б) построение графа с числом вершин, равным числу фаз;в) нанесение на граф всех четырёхфазных равновесий, реализующихся в пятичетырёхкомпонентных изотермах, ограничивающих изотермическое сечение диаграммыфазовых равновесий пятикомпонентной системы (получение суммарного графа);г) теоретический анализ суммарного графа.Следует отметить, что уже для пятикомпонентных систем визуальный анализсуммарных графов в некоторых случаях представляет серьёзные трудности, связанные сувеличением числа рёбер графа.
Например, рекомбинирующее четырёхфазное равновесиесодержит 12 рёбер, а пятифазное равновесие – 30 рёбер, что связано с утроениемдвухфазных равновесий в пятикомпонентных системах, происходящие вследствие того,что двухфазные равновесия в четырёхкомпонентных системах участвуют в образованиичетырёхфазных равновесий в трёх четырёхкомпонентных системах, составляющихпятикомпонентную систему (рисунок 1.13).25Рисунок1.12.ПолиэдрацияизотермысистемыMo-Ni-Re-Vпри1425К:а) тройные изотермы и их графы; б) суммарный граф четырёхкомпонентной системы;в) остаточный граф четырёхфазных равновесий; г) рекомбинирующие трёхфазные ичетырёхфазные равновесия [20].Рисунок 1.13.
Формирование графа пятифазного равновесия в пятикомпонентной системе.26Поэтомувнастоящемисследованиичетырёхфазныеравновесиячетырёхкомпонентных систем, ограняющих пятикомпонентную систему, подвергалисьпредварительному анализу; одинаковые (рекомбинирующие) четырёхфазные равновесия,попарноисключалисьизрассмотрения.Оставшиесячетырёхфазныеравновесияформируют остаточный граф пятифазных равновесий. Одно пятифазное равновесиеобразуется из пяти четырёхфазных равновесий, при этом каждая фаза пятифазногоравновесия должна входить в состав четырёх из пяти четырёхфазных равновесий.Графически пятифазное равновесие на остаточном графе представляет собой пятьвершин, попарно связанных тройными линиями.
В случае, когда два пятифазныхравновесия имеют общее двух- или трёхфазное равновесие, рёбра графов, изображающиеобщее равновесие, удваиваются, и их количество становится равным шести. Если двапятифазных равновесия имеют общее четырёхфазное равновесие, то это равновесие будетнепроецирующимся, и на графе такое равновесие представляет собой четыре вершины,попарно связанные между собой четырьмя рёбрами.1.3.
Диаграммы фазовых равновесий на основе никеля, рения и переходныхметаллов V-VI группНаибольший интерес, с точки зрения практического применения, представляютсобой четырёх- и пятикомпонентные системы, поскольку сплавы на основе никелявключают до трёх или четырёх основных легирующих компонентов в количествахдостаточных для изменения фазового состава сплава. Остальные компоненты содержатсяв малых количествах, и, соответственно, легирование этими компонентами не оказываетвлияния на фазовый состав сплава. Для построения изотермических сечений диаграммфазовых равновесий четырёх- и пятикомпонентных систем исходными данными являетсяинформация о строении изотермических сечений диаграмм фазовых равновесий двух- итрёхкомпонентных систем.271.3.1. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем никеля, рения ипереходных металлов V-VI группДвухкомпонентные системы никеля, рения и переходных металлов V-VI групп сучётом особенностей их строения можно объединить в три группы: 1) двухкомпонентныесистемы переходных V-VI групп (15 систем); 2) двухкомпонентные системы рения ипереходных металлов V-VI групп (6 систем); 3) двухкомпонентные системы никеля спереходными металлами V-VI групп и рением (7 систем).1) В двухкомпонентных системах, образованных переходными металлами V-VIгрупп, в интервале температур 1200 К – 1475 К образуют непрерывные (системы V-Nb, VCr, V-Mo, V-W, Nb-Ta, Nb-Mo, Nb-W, Ta-Mo, Ta-W и Mo-W) или ограниченные (системыCr-Mo и Cr-W) ряды твёрдых растворов с ОЦК структурой.
Только в трёхдвухкомпонентных системах V-Ta, Nb-Cr и Ta-Cr наблюдается образование фаз Лавеса (λ)(таблица 1.2) [23 – 43].2) В интервале температур 1200 К – 1475 К в системе Re-V интерметаллическиесоединения отсутствуют, в системах Re-Nb, Re-Ta, Re-Mo и Re-W образуется χ фаза, всистемах рения с переходными металлами VI группы наблюдается образование фазы σ(таблица 1.2) [44 – 49].3) В системе Ni-Re интерметаллических соединений не обнаружено. При 1375 Кникель растворяет до 12,9 ат. % Re по данным [50], 11,4 ат. % Re по данным [51], а рений– до 15,6 ат. % Ni по данным [50], 6,1 ат. % Ni по данным [51], 25,0 ат. % Ni по данным[52].
При 1200 К никель растворяет до 9,5 ат. % Re по данным [51], а рений – до 3,5 ат. %Ni по данным [51] (таблица 1.2).В системе Ni-V в интервале температур 1200 К – 1475 К существует одноинтерметаллическое соединение – σ фаза [53] (таблица 1.2).В системе Ni-Nb в интервале температур 1200 К – 1475 К существует дваинтерметаллических соединения – фазы μ и α [54, 55]. По данным работы [54] при 1375 Книобий растворяет до 3,9 ат. % Ni, а никель растворяет до 4,5 ат. % Nb; фаза α содержит от73,5 до 76,5 ат. % Ni, а фаза μ – от 45,9 до 50,0 ат.
% Ni. По данным работы [54] при 1200К ниобий растворяет до 3,2 ат. % Ni, а никель растворяет до 3,6 ат. % Nb; растворимостьникеля в фазах α и μ такая же, как и при 1375 К.В системе Ni-Ta в интервале температур 1200 К – 1475 К наблюдается образованиечетырёх интерметаллических соединений – фаз , Ni2Ta, µ и NiTa2 (таблица 1.2) [56, 57].28В системе Ni-Cr в интервале температур 1200 К – 1475 К интерметаллическиесоединения отсутствуют. При 1375 К никель растворяет до 46,5 % ат. Cr, а хром до 11,4% ат.
Ni. При 1200 К никель растворяет до 41,7 % ат. Cr, а хром до 4,3 % ат. Ni [58].В системе Ni-Mo при 1200 К – 1475 К существует одно интерметаллическоесоединение – фаза δ. По данным работы [59] при 1375 К молибден растворяет до 0,6 ат. %Ni, а никель растворяет до 24,9 ат.
% Mo; фаза δ содержит от 45,8 до 48,0 ат. % Ni. Поданным работы [59] при 1200 К молибден растворяет до 0,3 ат. % Ni, а никель растворяетдо 22,4 ат. % Mo; область гомогенности фазы δ остаётся такой же, как и при 1375 К.В системе Ni-W при 1375 К интерметаллические соединения отсутствуют. Притемпературахниже1341Кпоперитектическойреакцииобразуютсятриинтерметаллических соединения W2Ni, WNi и WNi4 [60].* * *Таким образом, в двухкомпонентных системах никеля, рения и переходныхметаллов V-VI групп во всём интервале температур 1200 К – 1475 К существуют 11 фаз,представленных в таблице 1.2.Таблица 1.2. Фазы двухкомпонентных систем никеля, рения и переходных металлов V-VIгрупп, существующие во всём интервале температур 1200 К – 1475 К.№СистемаФаза (структурный тип)№СистемаФаза (структурный тип)1.V-Nbβ (W)15.Cr-WβCr (W), βW (W)[23]2.V-Cr[43]β (W)16.[24]3.V-MoV-Wβ (W)17.Nb-Taβ (W)18.Nb-Moβ (W)19.Nb-W[29]Re-TaRe (Mg), (α-Mn), βTa (W)Re-CrRe (Mg), (Cr0,49Fe0,51), βCr (W)[47]β (W)20.[28]7.Re (Mg), (α-Mn), βNb (W)[46][27]6.Re-Nb[45][26]5.Re (Mg), βV (W)[44][25]4.Re-Vβ (W)21.Re-MoRe (Mg), (α-Mn),[48] (Cr0,49Fe0,51), βCr (W)Re-WRe (Mg), (α-Mn),[49] (Cr0,49Fe0,51), βW (W)29Окончание таблицы 1.2№СистемаФаза (структурный тип)№СистемаФаза (структурный тип)8.Ta-Moβ (W)22.Ni-Re (Cu), Re (Mg)[50 – 52][30]9.β (W)Ta-W23.[31]10.β (W)Mo-WV-Ta24.βV (W), λ (MgCu2), βTa (W)25.[33]12.Cr-NbβCr (W), λ (MgCu2), βNb (W)26.[34, 35]13.Ta-CrNi-Nb (Cu), α (TiAl3), (W6Fe7),[54, 55]βNb (W)Ni-Ta (Cu), α (TiAl3), Ni2Ta (MoSi2),[56, 57] (W6Fe7), NiTa2 (CuAl2), βTa (W)Ni-Cr (Cu), βCr (W)[58]βTa (W), λ (MgCu2), βCr (W)27.[36 – 38]14. (Cu), (Cr0,49Fe0,51), βV (W)[53][32]11.Ni-VNi-Mo (Cu), δ (MoNi), βMo (W)[59]β (W)Cr-Mo28.[39 – 42] (Cu), βW (W)Ni-W*[60]* Интерметаллические соединения W2Ni, WNi и WNi4 не приведены в данной таблице,поскольку эти фазы не существуют во всём интервале температур 1200 – 1475 К.1.3.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
