Введение к работе
Актуальность темы. Сплавы циркония обладают большим разнообразием свойств, получаемых в результате протекания в них различных фазовых превращений. Особенностью циркониевых сплавов является то, что почти с тремя десятками металлов цирконий имеет единообразные равновесные и метастабильные диаграммы состояния, что позволяет использовать эти сплавы в качестве модельного материала для решения различных проблем фазовых превращений. Установление общих закономерностей образования различных фаз, взаимодействия фазовых превращений между собой и их влияния на формирование конечной структуры позволит создавать новые материалы с заданными свойствами и подобрать наиболее экономичные способы обработки не только сплавов на основе циркония, но и на основе других металлов.
Одной из серьезных проблем, которая может быть решена при использовании в качестве объекта исследования циркониевые сплавы, является проблема, связанная с изучением образования метастабильных фаз. Уже многие годы метастабильная ю-фаза, образующаяся в цирконии под воздействием давления, и в его сплавах при закалке и отпуске, является предметом многочисленных исследований. Однако в отличие от титановых сплавов, в циркониевых сплавах -фаза обнаружена только в нескольких системах.
Метастабильная ш-фаза образуется также в сплавах на основе гафния. Аналогичное ю-фазе состояние с подобным изменением свойств обнаружено в закаленных сплавах урана. Поэтому изучение природы метастабильной ю-фазы, условий и
особенностей ее образования в сплавах имеет большое научное практическое значение, выходящее за рамки проблемы циркониевы сплавов.
Эвтектоидный распад, протекающий в титановых циркониевых сплавах, также должен оказывать влияние как н протекание полиморфного превращения, так и на образовани метастабильных фаз, в частности, на образование метастабильно со-фазы. Однако, исследования посвященных этому вопросу циркониевых сплавах ранее не проводились.
Такой же важной проблемой фазовых превращений являете: понимание природы промежуточного бейнитного превращения. Зті превращение тщательно исследуется на протяжении многи: десятков лет со дня его обнаружения. Однако, несмотря на огромно* количество работ, выполненных на различных материалах, до си; пор нет единой точки зрения на природу этого превращения Циркониевые сплавы с переходными металлами обладают рядол преимуществ, связанных с тем, что они имеют целый ря/ сравниваемых бинарных систем с наличием эвтектоидногс превращения, что позволяет определить связь между полиморфныг/ превращением и эвтектоидным распадом. Однако, подобные работь с использованием циркониевых сплавов ранее не были проведены.
Цель работы. Цель настоящей работы состоит в экспериментальном установлении взаимосвязи между различными фазовыми превращениями в бинарных сплавах циркония с переходными металлами 4, 6-го периодов и обнаружении закономерностей, позволяющих оценить влияние каждого типа превращения на формирование конечной структуры материала.
В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:
-
определить условия образования метастабильной -фазы и обнаружить ее в сплавах циркония с переходными металлами 4, 6-го периодов;
-
исследовать влияние эвтектоидного распада на формирование структуры сплавов циркония с переходными металлами 4-го периода в зависимости от номера группы легирующего элемента;
-
исследовать возможность протекания промежуточного беинитного превращения в сплавах циркония. Установить механизм этого превращения;
4) исследовать влияние эвтектоидного распада на образование
метастабильной о-фазы.
Научная новизна. Научная новизна, полученных в
диссертационной работе результатов, заключается в следующем:
1. Впервые экспериментально обнаружена метастабильная ш-фаза в
системах Zr-Fe и Zr-Co. Проведено систематическое и подробное
ісследование морфологии метастабильной со-фазы, образующейся в
;истемах Zr-V, Zr-Сг, Zr-Ni, Zr-Cu и Zr-Re. Определены периоды
>ешетки метастабильной со-фазы в различных сплавах
іеречисленньїх выше систем. Показано, что причиной,
ірепятствующей образованию метастабильной ш-фазы в этих
истемах, является протекание эвтектоидного распада.
. Изучено влияние эвтектоидного распада на формирование
труктуры сплавов циркония с переходными металлами 4-го периода.
)бнаружено, что эти сплавы относятся к сплавам с быстрым
втектоидным распадом, а скорость эвтектоидной реакции
возрастает с увеличением номера группы легирующего элемента и его содержания в сплаве.
3. Обнаружено образование бейнитных структур в сплавах циркония
с переходными металлами 4-го периода. Впервые систематически
исследованы особенности протекания бейнитного превращения в
циркониевых сплавах. Предложен механизм этого превращения в
циркониевых сплавах.
4. Впервые обнаружен новый тип реакции - метастабильный
эвтектоидный распад - распад на метастабильную со-фазу и
интерметаллид.
Научная и практическая ценность работы. Решение задач, поставленных в работе, помимо своего фундаментального значения, дает возможность сформулировать основные направления дальнейших исследований и может способствовать созданию перспективных промышленных сплавов.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследований образования метастабильной о-фазы в
сплавах циркония с ванадием, хромом, железом, кобальтом,
никелем, медью и рением.
2. Результаты исследований влияния эвтектоидного распада на
формирование структуры в сплавах циркония с переходными
металлами 4-го периода.
-
Обнаружение промежуточного бейнитного превращения в циркониевых сплавах.
-
Обнаружение метастабильного эвтектоидного распада в циркониевых сплавах.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции "Мартенситное превращение в твердом теле" (Косов, УССР-1991), VI Совещании по старению металлических сплавов (Екатеринбург-1992), XIV конференции по прикладной кристаллографии (Чежин, Польша-1994), Международной конференции по рентгеновскому дифракционному анализу реальной структуры материалов (Липтовски Микулаш, Слова кия-1995), Международной конференции по мартенситным превращениям ICOMAT-95 (Лозанна, Швейцария-1995), IV Европейском симпозиуме по мартенситным превращениям ESOMAT '97 (Нидерланды-1997г.), XVII конференции по прикладной кристаллографии (Польша-1997г.).
