Метастабильные и неравновесные фазы в бинарных сплавах титана с металлами I, V-VIII групп

• Автор: Елькин, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 197 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. РАВНОВЕСНЫЕ, НЕРАВНОВЕСНЫЕ И МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ ФАЗЫ В
ТИТАНЕ И БИНАРНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ
1.1. Фазы титана
1.2. Ориентационные соотношения между фазами
1.3. Диаграммы фазового равновесия титана с ё-металлами I, II, У-УШ групп
периодической системы элементов
1.3.1. Диаграммы фазового равновесия титаца с ё-металлами I, II, У-УШ групп
4-го периода периодической системы элементов
1.3.2. Диаграммы фазового равновесия титана с ё-металлами I, II, У-УШ групп
5-го периода периодической системы элементов
1.3.3. Диаграммы фазового равновесия титана с ё-металлами У-УШ групп 6-го
периода периодической системы элементов
1.4. Самодиффузия и диффузия примесных атомов
1.5. Метастабильные фазы в бинарных титановых сплавах
1.5.1. Метастабильная диаграмма состояния
1.5.2. Влияние легирующих элементов на температуру начала образования
мартенсита
1.5.3. Неравновесная а'-фаза
1.5.4. Неравновесная а"-фаза
1.5.5. Метастабильная ш-фаза
1.5.6. Метастабильная Р-фаза
1.6. Аморфные и нанокристаллические материалы: методы получения,
промышленное применение, свойства и структура
1.6.1. Методы получения аморфных и нанокристаллических материалов
1.6.2. Применение аморфных и нанокристаллических материалов
1.6.3. Структура аморфных металлов и сплавов
1.6.4. Области существования аморфного состояния в бинарных сплавах титана
с ё-металлами I, II, У-УШ групп периодической системы элементов
1.6.5. Критерии образования аморфного состояния
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Приготовление сплавов
2.1.1. Выплавка сплавов в дуговой печи
2.1.2. Термообработки сплавов
2.1.3. Приготовление шлифов и фольг
2.1.4. Определение скоростей охлаждения сплавов в различные среды
2.2. Синтезирование сплавов из порошков исходных элементов с помощью
установки сложного нагружения
2.3. Ренттеноструктурный анализ
2.4. Металлографический анализ
2.5. Электронно-микроскопический анализ
2.6. Измерение твердости по Виккерсу
РЕЗУЛЬТАТЫ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА
3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ а'-ФАЗЫ
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ а"-ФАЗЫ
5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ (3-ФАЗЫ
6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ со-ФАЗЫ
7. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ И
НЕРАВНОВЕСНЫХ ФАЗ В СИНТЕЗИРОВАННЫХ БИНАРНЫХ СПЛАВАХ СИСТЕМ Ть№ И ТьСи МЕТОДОМ МЕХАНИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Титановые сплавы обладают рядом важных физико-механических свойств, создающих им благоприятные возможности для потенциального применения в различных областях науки и техники. Среди них такие, как высокие коррозионные свойства, высокие механические свойства, низкая удельная плотность, высокие геттерные свойства, сверхпроводящие свойства, возможность с помощью легирования и термомеханической обработки изменять свойства в широком диапазоне. Все это делает титановые сплавы перспективным конструкционным материалом для использования в аэрокосмической технике, морском судостроении, цветной металлургии, химической, пищевой, нефтегазовой и других отраслях промышленности, а также в некоторых областях специального назначения.
Несмотря на большое число исследований, посвященных изучению структуры, фазовых превращений и механических свойств, потенциальные возможности титановых сплавов в настоящее время полностью еще не исчерпаны. В значительной степени это связано с тем, что структурные и фазовые превращения наиболее детально изучены только для сравнительно узкого класса сплавов, преимущественно нашедших широкое промышленное применение. Области применения титановых сплавов непрерывно расширяются. Исследования последних лет показывают, что в различных титановых системах возможно обнаружение новых свойств, таких как эффект памяти формы, получение большого класса аморфных материалов. Вместе с тем изучение структурных и фазовых превращений в сплавах более широкой номенклатуры имеет принципиально важное значение, как для перспектив разработки новых конструкционных материалов, так и для установления общих закономерностей формирования структуры титановых сплавов в условиях метастабильного или неравновесного состояния. До сих пор слабо изучены или вообще не изучена структура некоторых бинарных сплавов титана с редкими металлами, например с металлами платиновой группы.
С другой стороны, титановые сплавы являются исключительно удобными модельными объектами для изучения влияния типа легирующего элемента на особенности протекания в них фазовых превращений в силу того, что практически с тремя десятками металлов титан имеет единообразные равновесные и метастабильные диаграммы состояния. Это позволяет наиболее полно установить закономерности формирования различных структур и тем самым создать необходимые предпосылки для научного обоснования принципов легирования титановых сплавов.
Таблица
Классификация диаграмм состояний титана с с1-металлами I, II, У-УШ групп 5-го периода периодической системы элементов,
растворимости и фазы, находящиеся в равновесии с а-фазой
Система Характеристики превращений Максимальные растворимости Вторая фаза, Максимальная Литература
находящаяся растворимость
тип эвтектоидный в a-фазе, ат.% в P-фазе, ат.% в равновесии с титана, ат.%
превращения состав, ат.% (Т,°С) (Т,°С) (Т,°С) а-фазой (Т,°С)
Ti—Nb (3-полностью смешиваемый —(—) 1,6 (700) полностью смешиваемый Р(МЬ) полностью смешиваемый [58]
Ti—Mo Р-ПОЛНОСТЬЮ смешиваемый -(—) 0,44 (700) полностью смешиваемый Р(Мо) полностью смешиваемый [58]
Ті—Тс -с-) — (—) — (—) — (-) — (—) [60]
Ті—Ru р-фаза стабилизируется до комнатной температуры -(-) 0,5 (600) 25 (1550) Р 15 (1855) [62]
Ті—Rh р-фаза стабилизируется до комнатной температуры —(—) —(—) 1 (700) 0,16(600) ! 36 (1300) 26 (1100) Р Р 14(1750) 16(1710) [62] [63, 64]
Ті—Pd эвтектоидный 12(615) 13 (735) 26 (620) 13 (578) 0,001 (615) 2,3(735) 3 (620) 1 (578) 45 (1100) 27 (1080) 30 (1160) 31 (1140) ирч там2 Т1Р(1з ТцРё 21(1400) 21(1400) 20 (1160) 14 (1420) [62] [65] [66] [67]
Ті—Ag эвтектоидный 11,5 (855) 7 (855) 30 (1280) TзAg 2(910) [68, 69]
Ті—Cd эвтектоидный 22 (785) 6,5 (785) 28 (875) Т12са 0,15 (620) [70,71]