Структура ω-фазы как промежуточная конфигурация при полиморфных превращениях в сплавах на основе титана и железа

• Автор: Ван Яньцзин
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности полиморфного превращения ОЦК-ГП

в сплавах различных систем

1.2. Политопный подход и его применение для описания сложных структур и полиморфных превращений

Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.Создание пространственных моделей кристаллических структур

2.2. Расчет интенсивности интерференционных линий

2.3. Методика приготовления и обработки образцов

ГЛАВА 3 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛИМОРФНЫХ

ПРЕВРАЩЕНИИЙ В ТИТАНЕ И ЕГО СПЛАВАХ

3.1. Анализ возможностей политопного подхода при описании полиморфных превращений
3.2. Модель
3.3. Сравнение модели с экспериментом и обсуждение
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ВОЗМОЖНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ «НЕСОРАЗМЕРНОЙ со-ФАЗЫ»
4.1. Аномалии диффузного рассеяния электронов в сплавах с ОЦК-структурой
4.2. Кластерная модель образования несоразмерной со-фазы в сплавах ТьЕе

4.3.Экспериментальные подтверждения кластерной
модели несоразмерной ю-фазы
Выводы по главе
ГЛАВА 5 ГИПОТЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ
МЕТАСТАБИЛЬНОЙ ФАЗЫ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ РАСПАДЕ АМОРФНОГО СОСТОЯНИЯ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Бе-МЬ-Бі-В
5.1.Структурные особенности распада аморфного состояния в сплавах системы Ге-Мз-Бі-В
5.2.Построение модели гексагональной Н-фазы
5.3.Сравнение с экспериментом и обсуждение
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Фазовые и структурные превращения определяют возможность управления свойствами металлических материалов при термической обработке, поэтому нет необходимости доказывать важность изучения механизма фазовых превращений, в том числе полиморфных превращений.
В промышленности широко использована группа сплавов, имеющих высокотемпературную фазу с ОЦК решеткой, которая в результате мартенситного превращения при охлаждении переходит в фазы с разной симметрией, но во всех случаях структура низкотемпературной фазы может быть разбита подобно гексагональной плотноупакованной структуре на октаэдрические кластеры, объединенные по граням вдоль одного из направлений. Типичный случай: титан и цирконий с низкотемпературной гексагональной фазой, и все сплавы с эффектом памяти формы.
Однако траектории перемещения атомов при превращениях кристаллических решеток из одного структурного типа в другой до сих пор неизвестны. Этим определяется актуальность настоящей работы, основной целью которой является создание атомарной модели превращения из ОЦК-решетки в ГП-структуру.
Невозможность описания атомных траекторий в рамках обычной кристаллографии связана с тем, что теория пространственных групп, лежащая в основе современной кристаллографии, оперирует лишь с бесконечными системами точек, а превращения в кристаллических материалах во многих случаях идут по механизму зарождения и роста, когда превращение вначале осуществляется локально с образованием зародыша критического размера, и глобальное превращение происходит путем постепенного увеличения объема зародыша (нескольких зародышей) вплоть до полного захвата новой фазой всего объема макроскопического тела. Единственной попыткой создания кристаллографической теории, описывающей реконструкцию решетки с одной симметрией в решетку с

мартенсите сплавов на основе железа ({15.10.3}у, {755Ц, {522}т) с гранями участвующего в превращении 14-вершинника Франка-Каспера (предшественника ромбододекаэдра ОЦК структуры), ориентированного своей осью симметрии 6 порядка вдоль <111> будущей ОЦК-структуры. Здесь индекс у означает, что индексы Миллера габитусной плоскости продукта превращения определены в координатах исходной ГЦК-решетки (аустенита). Однако, у титана и циркония имеется еще одна полиморфная модификация, а именно гексагональная со-фаза, которая стабилизируется либо высоким давлением [1,3], либо легированием [1]. Характерно, что при введении в титан второго компонента, в количестве выше некоторой критической концентрации, закалка из области существования высокотемпературной ОЦК р-фазы приводит к фиксации при комнатной температуре лишь смеси Р+со, но не обычных мартенситных продуктов превращения р-фазы. Кроме того, наблюдаемые в титане и его сплавах габитусные плоскости продуктов превращения (433}р, [443}р[1] отличаются от таковых для сплавов железа. (Здесь индекс р означает, что индексы Миллера определены в координатах исходной ОЦК Р-фазы). По-видимому, сценарий превращения между ОЦК и ГП-структурами отличается от сценария, предложенного в [29-31] для превращения между ОЦК и ГЦК структурами. Известные особенности кристаллического строения со-фазы позволяют предположить, что характерные для нее атомные конфигурации могут играть особую роль в полиморфном превращении из ОЦК в ГП-структуру.
В структуре со-фазы можно выделить 14-вершинный полиэдр, представляющий собой гексагональную призму с двумя шапочками (т.е. пирамидами, имеющими с призмой общее основание (см. рис.3.16). Существование такого полиэдра обеспечивает выполнение известных соотношений между периодами гексагональной решетки со-фазы и периодами решетки ОЦК р-фазы (из которой она образуется): ао1 =42,ар,ст = ар л/з/2. Указанное соотношение позволяет предположить, что