Введение к работе
Актуальность теш: Зкспериценталькое исследование фаз внесения на основе переходных металлов IV группы в физике, твердого тела представляет собой одну из актуальных зад^ч, п наріїду с фундаиентзльным, ииеет практическое значение для науки и техники. Это обусловлено тел. что фазы внедрения обладают такииа іг-гакяческшяї а физическими свойствзш, как большая твердость, высокая температура плавленая, износостойкость и етогЛсость к коррозии в агрессивных среда. .
В фазах внедрения при определенных условиях могут пр-: :екать процессы упорядочения злеиентгч внедрения (К, Я, D) п образуются различные фазы, которые сувдственно влияют нз свойства сплазсз. Поэтому изучение процессов упорядочения и фазовых превращений в сплавах ииеет прзктическс' значение для создзния и использования материала с необходимыми служебными характеристиками.
Упорядочение в бинарных соединзнях было оунзруетно г начале этого столетия и благодаря работай зарубежных 'л советских ученых, были обнаружены и расшфроззкн ряд новых фаз. Однако определение кристаллической структуры полученных соединений нэ всегда удае:-я выполнить. Особенно это кзсзется фаз внедрения, гдз один из компокентоз-весыгз легкий элемент. Позтоцу обнаружение новых фаз и определение их структуры остзются актуальной зздзчей физики твердого тела.
Представителями фаз внедрения являются твердые растворы систеи Ые-К и Иэ-N-H. Характерные свойства этих "зердых растворов- широкая область гсмог .шоста а термостабальность в больасі» диапазоне таюераг тз. В настоящей работе методом нейтронографии исследуются именно эти твердые растворы, в которых происходят фазовые переходы, такие кі.к Згпорядочекие и рзиіад, что делает их удобными юдельнкш объектами для структурного анализа. Исследуются ззксношгрностп образования новых стабильных в метастабшіьнах фаз в этих састеизх и изучаются структурные особенноста этих фаз. Полученные результаты дают-ценную информацию о харак jpa -?32пмодэйс±вая внедреі-шх атоиов и позволяют прогнозировать свойства новых материалов.
Целью кастоыдей работы является;
изучение фазовых превращений в бингтных №К_) п водородсодерхаїцих (UeXgEL) тве.дых раетвсрах, а такав структурных особенностей гидридных и индуцированных всдорсдол фаз на основе
твердых растворов система He-ff (Me- Ті, Zr).
Дта достижения поставленной цели необходимо би/ю;
- выполнить систематическое нейтронографическое к рентгеногра
фическое исследование твердых растворов системі Me-N и Me-N-H(D)
после различной термообрабо~хи,
- провести дегидрирование водородсодерхацих ооразцов при '
различных температурах и выполнить систематическое структурное
исследование полученных образцов.
Н~-"шая новизна:
-
Обнарутена новая моноклинная фаза в системах. Ti-tJ-H и li-N-D.- Расшифрована кристаллическая структура новой фази, которая относится к структурному типу анти-АиІЄ2 по азоту. Установленный структурный \ in является новым для фаз внедрения.
-
Показано, что ран-е наблюдавоаяся упорядоченная фаза о'-TigNg ^ ЗО ЯБЛКется промежуточной и предшествует распаду на -ве фазы. Такая последовательность превращений в фазах внедрения обнаружена впервые.
-
Впервые проведена .' жализация атомов дейтерия в твердом растворе TiNo.26D0.15 в неупорядоченном и упорядоченном состояниях. Обнаружены общие и отличительные черты фазовых превращений в изотопически различных твердых растворах TINq 25 ',5 и
TiN0.26D0.15- ' "
4. Показано, что в твердых растворах MeN^tD)- атомы водорода
или дейтерия расположены не в центрах тетраэдрических мехдоуь.'.лй ГПУ- структуры матрицы, как считалось ранее, а значительно смещены.
-
Обнарухена стабильная упорядоченная фаза в системе Zr-.. со структурой типа анти-СаС12. С учете... образования этой фазы предложен уточненный вариант фазовой диаграммы системы Zr-N.
-
В системах Me-N впервые получен ряд индуцированных водородом фаз <ИК>), которые не были известны ранее. Исследованы условия образования этии фаз.
-
Изучены структурные особенности индуцированных водородом фаз системы Me-N. ' ,
-
Показано, что в зависимости от температуры дегидрирования возможно получение различных неравновесных фаз; обнаружены обратимые и необратимые фазовые переходы между этими фазами.
Практическая ценность
Получены новые фазы в сплавах внедрения. Установлен: их кристаллические структуры, которые позволяют уточнить фазовые диаграммы соответствуицих соединений и помогают объяснить изменение
свойств этих соединений, происходят при определенных условиях.
Уточненная фазовая диаграмма системы Z^-N необходима технологам и исследователям, занимающимся сплавами на основе нитридов циркония.
Предлохенный с особ получения индуцированных водородом фаз в сжимах Ті-N и Zr-N путем низкотемпературного дегидг"рованкя позволяв" получить новые фазы, не существующие на равновесных фазовых диаграммах соответствующих соединений.
На защиту выносятся:
1. Условия получения новой маноклинной фазы в системе Ti-N-H(D) и кристаллическая гг уктура этоО фазы.
"2-. Вывод о том, что упорядоченная фаза в твердом растворе -1 26 15 ЯВЛяется метастабильной и предшествует распаду.
-
Результаты изучения схемы фазовых превращений в системах Ti-N-H и Ti-N-D.
-
Особенности распределения атомов водорода по междоузлиям различного типа в изотопически различных твердых растворах ±Шу„ и тну)- в зависимости от температуры.
-
Еывод о том. что в твердых растворах ZrNx существует стабильная упорядоченная орторомбичесхая 7- Фаза со структурой типа анти- СаС12, и уточненный вариант фазовой -иаграммы систеш Zr-И с учетом образования этой $азы.
Є. Способ получения новых различных метастэ^чльных и индуцированных водородом фаз в системах i_-N и Zr-N, особенности кристаллических структур этих фаз.
-
Обнаруженные эффекты в индаированннх водородом фазах: изотропное схатие элементарной ячейки л изменение направления смешения атомов металла из идеального полотения при удалеь«и атомов водорода из кристаллической структуры матрицы.
-
Результаты исследования схемы фазовых превращений в метастабильных и индуцированных водородом фаза».
Пубгахациа. По материалам диссертационной работы опубликованы 15 научных работ.
Апробация работа. Основные результаты диссертационной ^аботы докладывались и обсухдались на I Р ттубликанс..:>й конференц и "Физика твердого тела и новые области ее применения" (Караганда, 1990 г.); I Республиканской конференции молодых ученых и преподавателей физики (Фрунзе, 1390 г.,, I Московской ме дународной кок ;еренции по конг. зичніш материалам (Москва, 1920 г.); XI-ом '
рабочем совещании по использованию не; .ронов в физике твердого тела (Гатчина, 1891 г.); симпозиуме по исследованию ко' денсированных сред ядерными методами (Дубна, 1591 r.J, I Региональной конференции республик Средней Азии »i Казахстана по радиационной физике твердого тела (Самарканд, 1991г.); III школе молодых ученых, посвященной к vc-fleTW" ТашГУ (Ташкент, 19G2); II и III конференциях молодых ученых, посвященных памаяти У.Г.Гулямова (Улугбек,1992 и 1993 г).
