Магнитная и кристаллическая структура сплавов на основе гамма-марганца

• Автор: Гогуа, Леван Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Тбилиси
• Количество страниц: 155 c. : ил

Ускорение темпов научно-технического прогресса ставит перед физическим металловедением основную задачу - разработка сплавов с улучшенными свойствами и создание сплавов, обладающих новыми свойствами, которые до последнего времени не использовались в технике. Решение данной задачи возможно лишь при существенном расширении круга исследуемых и внедряемых сплавов.
Одним из наиболее перспективных, с этой точки зрения, классов сплавов являются сплавы на основе ^-марганца, в силу того, что они обладают такими свойствами, как высокое демпфирование и элинварность в широкой области температур. Кроме того, несколько лет тому назад было показано, что они обладают и эффектом "механической памяти формы" [90] , причем в них наиболее ярко проявляется обратимое безгистерезисное формоизменение [67] . Наличие комплекса таких свойств предопределяет большой интерес исследователей, проявляемый к сплавам на основе Ц-Лп, как за рубежом, так и в нашей стране.
В настоящее время можно считать окончательно выясненным, что особые свойства этих сплавов являются следствием наличия в них низкотемпературного ГЦК-~-ГЦТ перехода. Этот переход имеет магнитную природу - сопровождает антиферромагнитное упорядочение магнитных моментов атомов марганца, а по своим внешним проявлениям носит мартенситннй характер - проходит бездиффузионным сдвиговым путем и сопровождается появлением рельефа.
Еще недавно считалось, что в результате ГЦК-^ГЦТ перехода ниже температуры Нееля реализуется ГЦТ структура с соотношением осей с/д,/' I во всей концентрационной и температурной области существования ГЦТ фазы. Однако в более поздних работах было показано, что в системах ['Мп-Лму, д-Мп~Р<1, при из-

концентрации сплавов происходит структурный переход от ГЦТ фазы с с/а ^ I к ГЦТ фазе с с/а > I. Кроме того,в таких системах, как например, -Рс1 и при достижении некоторой критической концентрации появление антиферромагнитного упорядочения не вызывает тетрагонального искажения решетки. Существующие модели ГЦК-—ГЦТ перехода в сплавах $-Мн , в которых совершены попытки найти общие закономерности характера протекания ГЦК-^ГЦТ превращений, в ^-марганцевых сплавах,не могут объяснить экспериментальные факты в полном объеме.
Задачами настоящей работы являлось исследование ГЦК-^ГЦТ превращений в сплавах и , с целью нахождения связи между магнитной и кристаллической структурами в сплавах выявление особенностей превращений и проведение анализа экспериментальных данных в рамках существующих моделей о природе ГЦК-*ТЦТ превращений в ^ -марганцевых сплавах.На завершающем этапе работы было предусмотрено исследование в вышеуказанных системах эффекта "механической памяти формы" для выявления влияния особенностей ГЦК-*ГЦТ превращений на характер протекания данного эффекта.

Разрешение поставленных вопросов должно способствовать усовер-

шенствованию понятий о природе ГЦК—-ГЦТ превращений в ^-марганцевых сплавах,что является необходимой предпосылкой для разработки новых сплавов "памяти формы",термочувствительные свойства которых наиболее полно отвечают требованиям,предъявляемым к ним при практическом использовании.Решение поставленных задач должно способствовать и развитию наших представлений о роли магнитных взаимодействий при структурных переходах,т.к. вопрос о взаимосвязи магнитных и кристаллических структур является одним из наименее полно изученных в современной металлургии.

I. ГЦК— ГЦТ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ у-Мгь
1.1. Диаграммы состояния сплавов Мп,
Марганец является одним из 3- с1 переходных металлов. В периодической системе он расположен между Сто и . Атомный вес Муь - 54,93; атомный номер - 25.
Марганец обладает четырьмя аллотропическими модификациями.Три из этих модификаций * у3 и д-Муь , обнаружены сравнительно давно [I] и [2] , а четвертая модификация - £> -марганец обнаружена позднее. Гипотеза о существовании 8" -фазы была высказана впервые при исследовании сплавов систем Мц-РЛ [3] и
Ми-СиМ
Измерения критических температур полиморфных превращений проводились разными методами: термическим анализом [3; 5; б; 7; 8] ; измерением удельной теплоемкости при высоких температурах [9} ; методом дилатометрии [10] . Полученные в вышеуказанных исследованиях значения критических температур мало расходятся между собой и были установлены достаточно точные значения температур переходов Р при 700°С, при Ю79°С и при 1Ш°С [II].
Кристаллическая структура всех четырех модификаций марганца приведена ниже:

оС -марганец - Кубическая, а =8,912;/, 58 атомов на элементарную ячейку.
о —
-марганец - Кубическая, а=6,302 Д, 20 атомов на элементарную ячейку.

Г ГЦК при высоких температурах, С =3,8638./?
% -марганец - <
[ ГЦТ при комнатной температуре, а=3,784Л с/а =0,940.
Таблица I. Химические составы исследуемых сплавов
(JCjC^DafAH tAHt>VDN^COt^CJ

*to
4-iniAVDVûU)Vflty
сооэсооососооэоо
WtD ч

о к <
оооооооооо
ОСОСОО^ООЧСЧОсГО in ^ o' О* 0D VO U) ^ in tn
■5t- -Sf* Ю
00 CO 00 00 00 00 CO