Структура и фазовые превращения в бинарных сплавах циркония с переходными металлами 4,6-го периодов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГБ ОД 1 О ФЕВ 1998

На правах рукописи

Казанцева Наталия Васильевна

СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В БИНАРНЫХ СПЛАВАХ ЦИРКОНИЯ С ПЕРЕХОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ 4, 6 -го ПЕРИОДОВ

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 1998

Работа выполнена в Институте физики металлов УрО РАН.

Научный руководитель- доктор физико-математических наук

А. В. Добромыслов

Официальные оппоненты: доктор технических наук

И. Г. Бродова

кандидат физико-математических наук Е. В. Шалаева

Ведущая организация - Уральский Государственный Университет

(г.Екатеринбург)

Защита состоится 20 Февраля 1998 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 002.03.01 в Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620219, ГСП-170, г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металловУрО РАН

Автореферат разослан " 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного сс

доктор физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 оо-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 со-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. Эт< 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:

1) определить условия образования метастабильной ©-фазы и обнаружить ее в сплавах циркония с переходными металлами 4, 6-го периодов;

2) исследовать влияние эвтектоидного распада на формирование структуры сплавов циркония с переходными металлами 4-го периода в зависимости от номера группы легирующего элемента;

3) исследовать возможность протекания промежуточного бейнитного 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: I. Впервые экспериментально обнаружена метастабильная ш-фаза в системах и гг-Со. Проведено систематическое и подробное 1сследование морфологии метастабильной со-фазы, образующейся в мстемах 1г-\/, гг-Сг, гг-М, 2г-Си и 2г-Яе. Определены периоды >ешетки метастабильной со-фазы в различных сплавах юречисленных выше систем. Показано, что причиной, |репятствующей 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.

3. Обнаружение промежуточного бейнитного превращения в циркониевых сплавах.

4. 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 ЮОМАТ-95 (Лозанна, Швейцария-1995), IV Европейском симпозиуме по мартенситным превращениям Е80МАТ '97 (Нидерланды-1997г.), XVII конференции по прикладной кристаллографии (Польша-1997г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей, 2 доклада и 9 тезисов докладов, в которых отражено основное содержание диссертационной работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, включающих 16 параграфов, заключения и списка цитируемой литературы. Диссертация содержит 143 страницы, 11 таблиц и 57 рисунков. Список цитируемой литературы составляет 112 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования. Кратко изложено содержание работы.

В первой главе представлен литературный обзор, юсвященный изучению фазовых превращений, протекающих в циркониевых и титановых сплавах.

Во второй главе описаны способ приготовления сплавов и экспериментальные методы, использованные в работе. Для исследования были взяты бинарные сплавы циркония с металлами 4-го периода, расположенные в периодической таблице в порядке возрастания их номера группы (V, Сг, Мп, Ре, Со, Си), и сплавы циркония с рением, находящимся в 6-м периоде и в одной группе с Мп. Все эти легирующие элементы образуют с цирконием диаграмму состояния эвтекгоидного типа. Выбор наибольших концентраций легирующего элемента в сплавах определялся предельной растворимостью второго элемента в высокотемпературной р-фазе при температуре, от которой производилась закалка. Состав исследованных сплавов приведен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав сплавов, ат. %

№ Состав № Состав № Состав № Состав

п/п сплава п/п сплава п/п сплава п/п сплава

1 гг-1%У 11 гг-з%мп 21 2г-2%№ 31 гг-5%Со

2 12 гг-5%Мп 22 гг-2,5%№ 32 гг-1%си

3 гг-5%у 13 гг-1%Ре 23 гг-3%№ 33 гг-1,5%Си

4 гг-8%у 14 24 34 гг-2%Си

5 гг-ю%у 15 гг-2%Ре 25 гг-0,5%Со 35 гг-2,5%Си

6 гг-1%сг 16 гг-2,5%Ре 26 гг-1%со 36 гг-з%Си

7 гг-з%сг 17 2г-3%Ре 27 гг-1,5%Со 37 гг-5%Си

8 гг-4%сг 18 гг-5%Ре 28 гг-2%Со 38 гг-3%[1е

9 гг-5%Сг 19 29 гг-2,5%Со 39 гг-4%Яе

10 гм%мп 20 гг-1,5%№ 30 гг-з%со 40 гг-5%Яе

Исследования проводились методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, оптической микроскопии и с помощью измерения твердости.

Третья глава состоит из трех параграфов, в которых приводятся оригинальные результаты исследования образования метастабильной со-фазы в сплавах на основе циркония с малыми добавками переходных металлов 4, 6-го периодов. В § 3.1 представлены результаты по изучению особенностей образования метастабильной ю-фазы в сплавах системы 2(-У после закалки из высокотемпературной р-области. Установлено, что закаленные сплавы гг-1ат.%\/ и гг-3ат.%\/ содержат а'-фазу. В сплаве 1т-5ат.%\/ кроме а'-фазы рентгенографически обнаружено присутствие метастабильной со-фазы (рис.1). На основании данных рентгеноструктурного анализа определены периоды решеток а'- и го-фаз. При электронно-микроскопическом исследовании сплавов системы Zr-\J обнаружено образование мартенситных структур. Морфология мартенсита меняется с увеличением концентрации ванадия в сплаве от реечного (в сплаве гг-1ат.%\/) до пластинчатого (в сплаве 2г-3ат.%\/). В сплаве с 5ат.% ванадия наблюдается структура, состоящая из пластин а'-фазы и расположенных между ними областей ©-фазы. Области ю-фазы состоят из большого количества мелких частиц одной оринтации. Из результатов исследования фазового состава закаленных сплавов системы Т<с-У определено положение температурной границы окончания мартенситного превращения Мк в этой системе при комнатной температуре. Эта граница лежит между 3 и 5ат.% ванадия.'

Параграф 3.2 посвящен исследованию образования метастабильной ю-фазы в сплавах системы гг-Яе после различных термообработок с содержанием рения 3, 4 и 5ат.%. Метастабильная

Град.(29)

Рис.1. Фрагмент дифрактограммы закаленного сплава гг-5ат.%\/

©-фаза в этой системе обнаружена во всех исследованных сплавах. На дифрактограммах закаленных сплавов наблюдаются дифракционные линии, принадлежащие только р и ю-фазам. При увеличении содержания рения в сплаве было обнаружено уменьшение интенсивности линий со-фазы и их размытие, сами же линии р-фазы при этом становились более резкими. Такой характер изменения дифрактограмм свидетельствует о том , что количество со-фазы уменьшается при увеличении в сплаве содержания легирующего элемента. В закаленных сплавах максимальное количество со-фазы наблюдается в сплаве 2г-Зат.%Ке, а минимальное -в сплаве гг-5ат.%Ке. После отпуска сплавов при 400° С в течении 30 минут количество со-фазы возрастает во всех изученных сплавах. Как и в системе 7х-М, ©-фаза образуется в виде частиц, размер которых при отпуске увеличивается. Частицы со-фазы

в сплавах этой системы имеют хорошо выраженную равноосную форму.

Отмечен ряд особенностей образования ю-фазы в этой системе. Так, например, в закаленных сплавах с 4 и 5ат.%Ке появление ©-фазы сопровождается диффузным рассеянием, обнаруживаемым на электронограммах в виде тяжей, которым в обратной решетке ю-фазы соотвествуют плоскости диффузного рассеяния. Такое диффузное рассеяние исчезает после отпуска сплавов в температурной области существования со-фазы. В обсуждении результатов исследования отмечается, что особенности диффузного рассеяния и его видоизменение при изменении содержания рения в сплаве и после термических обработок аналогичны наблюдаемым ранее в других циркониевых и титановых сплавах [1].

Параграф 3.3 посвящен исследованию образования метастабильной ю-фазы в сплавах систем Тт-Ре, 2г-Со, Иг-М и 2г-Си. В работе отмечается, что при изменении номера группы легирующего элемента закономерно изменяется диаграмма состояния бинарных циркониевых сплавов со стороны циркония. С увеличением номера группы легирующего элемента меняются параметры эвтектоидного распада : эвтектоидная температура увеличивается, а эвтектоидный состав уменьшается, что указывает на усиление влияния эвтектоидного распада на полиморфное р~>а превращение. Высокая скорость эвтектоидного распада является вероятной причиной, затрудняющей обнаружение метастабильной га-фазы в сплавах циркония с переходными металлами 1,6-8 групп 4-го периода. Понимание этого факта позволило нам обнаружить

метастабильную са-фазу во всех сплавах циркония с переходным! металлами 4-го периода, за исключением сплавов системы гг-Мп Для подавления эвтекгоидного распада в этих сплавах былг выбрана высокая скорость охлаждения сплава и; высокотемпературной р-области.

Результаты рентгеноструктурного анализа свидетельствуют что после резкой закалки, в сплавах всех изученных систек присутствует ю-фаза, начиная с 2,5ат.% легирующего элемента (зе исключением системы гг-Со, в которой ш-фаза обнаружена в сплаве Zr-1.5aT.%C0) (рис.2). Периоды решетки са-фазы для некоторы) сплавов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Периоды решетки со-фазы

Сплав, ат.% параметры со-фазы

а, нм с, нм

2г-3%Ре 0.5032Ю.0006 0.3133±0.0003

гг-2.5%Со 0.5036±0.0010 0.3138±0.0005

0.5030±0.0003 0.3132±0.0002

гг-3.5%Си 0.5035+0.0020 0.3126±0.0002

Результаты измерения твердости (рис.3) хорошо коррелируют с результатами рентгеноструктурного анализа. Они также хорошс согласуются с литературными данными, свидетельстсвующими с резком повышении твердости сплавов, содержащих ©-фазу [2] Отметим, что образование метастабильной со-фазы в системах и гг-Со обнаружено в данной работе впервые. Имеется только пс одной работе об аналогичных исследованиях, проведенных е системах 2г-Ы| и ¿г-Си. Для систем 2г-У и 2г-Сг опубликованы по две

Град., (26)

5ис.2 Дифрактограммы закаленных сплавов циркония, содержащих метастабильную оз-фазу

6500 6000 5500 . 5000 4500 4000

(Я

С

„ 3500 »4 Н и

О 6500 Рч

« 6000 н

5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000

Рис.3 Графики зависимости твердости закаленных сплавов циркони: от содержания легирующего элемента

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Легирующий элемент, ат.%

работы. Одна из них, относящаяся к обеим системам, фактически является небольшой заметкой, констатирующей только факт обнаружения метастабильной со-фазы.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния эвтектоидного распада на структуру закаленных сплавов циркония с V, Сг, Яе, Мп, Со и Си. При проведении рентгеноструктурного анализа, оптической микроскопии и электронно-микроскопических исследований бинарных сплавов, закаленных из высокотемпературной р-области, было обнаружено, что звтектоидный распад в этих системах протекает быстро. Скорость эвтектоидной реакции растет как с увеличением номера группы легирующего элемента, так и с увеличением его содержания в сплаве. Минимальное влияние эвтектоидного распада на образующуюся структуру наблюдается в сплаве Zт-^a^.%Уl а максимальное - в сплаве гг-5ат.%Си. Морфология структур в сплаве меняется в зависимости от содержания и номера группы легирующего элемента в следующей последовательности: мартенсит -» бейнит -> перлит.

Полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что величина эвтектоидной температуры и содержание второго компонента в сплаве являются факторами, определяющими формирование структуры закаленного сплава. Оба эти параметра приводят к росту скорости эвтектоидной реакции. С увеличением номера группы второго компонента в сплавах циркония с переходными металлами 4-го периода происходит повышение эвтектоидной температуры, а с ростом концентрации легирующего элемента в сплаве происходит изменение типа сплава от

доэвтектоидного к заэвтектоидному. Обобщенные результаты анализа структуры закаленных сплавов циркония с металлами I, V-VIII групп 4-го периода приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Структура закаленных сплавов циркония.

Система Содержание легирующих элементов в сплаве, ат.%

1 3 5

2г-У реечный мартенсит пластинчатый мартенсит пластинчаты й мартенсит + ю-фаза

гг-Сг реечный мартенсит верхний бейнит перлит

гг-мп верхний бейнит верхний бейнит верхний +нижний бейнит

гг-Ре верхний бейнит перлит перлит

гг-Со верхний бейнит перлит перлит

гг-си верхний бейнит перлит перлит

Таким образом, в результате проведенного исследования экспериментально доказано предположение, сделанное в параграфе 3.3, об усилении влияния эвтектоидного распада на полиморфное превращение при увеличении номера группы легирующего элемента и его содержания в сплаве.

В пятой главе рассматриваются результаты исследования промежуточного бейнитного превращения, протекающего в циркониевых сплавах. В параграфе 5.1 отмечены особенности образования верхнего и нижнего бейнита в циркониевых сплавах и, на примере сплавов системы Zr-Mn, предложен механизм образования бейнита в циркониевых сплавах. В соответствии с литературными данными [3], в настоящей работе был выбран

следующий критерий для идентификации бейнитной структуры и разделения ее на верхний и нижний бейнит. К сплавам с бейнитной структурой были отнесены те сплавы, которые в закаленном состоянии обнаруживали признаки бездиффузионного превращения (имели мартенситоподобный тип структуры), но согласно рентгеновским или электронно-микроскопическим данным находились в двухфазном состоянии: а+2гпМет. При этом, к верхнему бейниту были отнесены структуры с морфологией а-фазы реечного типа, а к нижнему бейниту - структуры с пластинчатой морфологией. В сплавах системы гг-Мп влияние эвтектоидного распада проявляется слабее, чем в сплавах циркония с Ре, Со и Си, но сильнее, чем в сплавах системы Zr-V, поэтому промежуточное бейнитное превращение в этой системе протекает в сплавах с содержанием марганца от 1 до 5ат.%. Кроме того, в этой системе меняется морфология образующихся бейнитных структур. В сплавах с 1 и 3 ат.%Мп наблюдается образование верхнего бейнита, состоящего из реек а-фазы и выделений интерметаллида 2гМп2 на границах этих реек. При увеличении содержания марганца в сплаве количество интерметаллидных выделений возрастает, а рейки становятся уже. В сплаве 2г-5ат.%Мп обнаружена структура нижнего бейнита, состоящая из широких пластин а-фазы и выделений интерметаллида ггМп2 внутри этой пластины. Образование верхнего бейнита в циркониевых сплавах происходит следующим образом: во время охлаждения сплава из высокотемпературной р-области, от границ исходного р-зерна или от различных дефектов внутри зерна начинается образование а-фазы. Эта а-фаза образуется в виде реек, разделенных друг от друга областями обогащенной р-фазы. При

дальнейшем понижении температуры ниже эвтектоидной на образование структуры начинает оказывать действие эвтектоидный распад, и р-фаза распадается на равновесную а-фазу и соответствующий интерметаллид. Механизм образования нижнего бейнита в сплаве 2г-5ат.%Мп следующий. С увеличением концентрации марганца в сплаве происходит повышение скорости движения фронта р-»а превращения. Поэтому в случае в отсутствия эвтектоидного распада р->а превращение протекало бы по мартенситному механизму с образованием пластинчатого мартенсита. Однако из-за того, что скорость эвтектоидной реакции в сплаве гг-5ат.%Мп достаточно велика, то вслед за движущейся границей р-мх превращения происходит распад пересыщенной а'-фазы по реакции: а'->а+2гМп2 с образованием большого количества близкорасположенных цепочек из частиц интерметаллида ггМп2, ориентированных под определенным углом к границе пластины.

Таким образом, тип образующейся бейнитной структуры в циркониевых сплавах зависит от соотношения скорости полиморфного превращения и скорости эвтектоидного распада.

В параграфе 5.2 приводятся данные по изучению процесса образования верхнего бейнита в закаленных бинарных сплавах циркония с Сг, Мп, Ре, Со, Си. На рис.4 приведены дифрактограммы закаленных сплавов циркония с^зат.% легирующего элемента, имееющих бейнитную структуру. В исследованных сплавах наблюдались две морфологии верхнего бейнита: первая в том случае, когда образование интерметаллида происходит в виде равноосных частиц, выделяющихся на границах между пластинами а-фазы (сплавы: гг-Зат.%Сг, 2г-1ат.%Мп, гг-Зат.%Мп, гг-1ат.%Ре), и

Град., (20)

Рис.4 Дифрактограммы закаленных сплавов циркония

другая - в случае, когда интерметаллид образуется в виде стержней, наклоненных под определенным углом к границе а-пластины (сплавы: гг-1ат.%Со и гг-1ат.%Си). Разнообразие полученных структур верхнего бейнита непосредственно связано с морфологическими особенностями распада обогащенной р-фазы, зависящими от скорости эвтектоидного распада и содержания легирующего элемента в сплаве. Следует отметить тот факт, что механизм промежуточного бейнитного превращения в циркониевых сплавах ранее не исследовался. По этому вопросу в литературе имеется только одна работа, в которой говорится об образовании бейнита в сплавах системы [4].

Шестая глава включает в себя два параграфа, посвященные исследованию влияния эвтектоидного распада на образование метастабильной га-фазы в циркониевых сплавах. Были изучены сплавы системы Тх-Ч, с содержанием ванадия больше 5 ат.%, после закалки и отпуска в температурной области существования метастабильной ш-фазы, а также сплав Ег-4ат.%Сг, закаленный с высокой скоростью от температуры 1100°С. В результате проведенных рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследований, представленных в параграфе 6.1, было найдено, что в закаленных сплавах 2г-8ат.%\/ и 2г-10ат.%\/ присутствует метастабильная со-фаза. Однако, эта ю фаза имеет необычную морфологию. При электронно-микроскопическом исследовании было обнаружено, что она наблюдается внутри областей, имеющих вид эвтектоида. При анализе светлопольных, темнопольных снимков и микроэлектронограмм, полученных с этих областей, было установлено, что эти области состоят из массивной метастабильной

со-фазы и интерметаллида 2х\!2- Таким образом, такие области могут рассматриваться как метастабильный эвтектоид. Метастабильная ш-фаза в этих областях образуется в виде массива, а не в форме мелких частиц, наблюдаемых ранее в сплавах циркония. Интерметаллидная фаза ТтУ2 выделяется в виде тонких пластин, которые хорошо видны на темнопольных снимках, снятых в диффузном рефлексе интерметаллида. После дополнительного отпуска сплавов в температурной области существования со-фазы Т=400°С в течении 30 минут, области метастабильного эвтектоида появляются и в сплаве 2г-5ат.%\/. В сплаве гг-8ат.%\/ их количество увеличивается. В этом сплаве после такой обработки кроме того появляются небольшие пластинки а-фазы. В сплаве гг-10ат.%\/ количество пластинок а-фазы увеличивается, и начинается эвтекгоидный распад, согласно равновесной диаграмме состояния с образованием перлитной структуры, состоящей из фаз а и ТхЧ2-Образование метастабильной со-фазы с подобной морфологией было обнаружено также и в системе - гг-Сг. Параграф 6.2 посвящен исследованию закаленного сплавова 2г-4ат.%Сг. Закалка сплава производилась от различных температур - 1000°С и 1100°С. После закалки от 1100°С, позволившей увеличить растворимость хрома в высокотемпературной (3-фазе, проведенное рентгеноструктурное доследование показало присутствие в сплаве метастабильной ю-фазы. При электронно-микроскопическом исследовании этого сплава эыло обнаружено образование областей метастабильного эвтектоида, состоящего, как и в случае системы Тх-У, из массивной со-фазы и пластин интерметаллида 2гСг2.

Структуру с метастабильной ю-фазой с подобной морфологией, наблюдал Бенерджи с сотрудниками в сплаве 2г-1,75ат.%№ [5]. Однако, авторы этой работы не связали появление такой структуры с метастабильным эатектоидным распадом, а описали ее только как структуру с ю-фазой необычной морфологии.

Таким образом, обнаружение подобной структуры в различных системах указывает на то, что протекание метастабильного эвтектоидного распада является характерной особеностью бинарных сплавов циркония с металлами 4-го периода. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что метастабильный эвтектоидный распад является закономерной реакцией в случае одновременного протекания в сплаве эвтектоидного распада и образования метастабильной со-фазы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Изучены особенности образования и морфология метастабильной со-фазы в бинарных сплавах циркония с V, Сг, Ре, Со, №,Си и Ие. В сплавах систем ¿г-Ре и 2г-Со впервые обнаружена метастабильная со-фаза.

2. Установлено, что скорость эвтектоидной реакции в бинарных сплавах циркония с переходными металлами 4-го периода увеличивается с ростом номера группы и концентрации легирующего элемента.

3. Показано, что образование бейнитных структур в циркониевых сплавах обусловлено влиянием эвтектоидного распада на

юлиморфное превращение. Предложен механизм бейнитного |ревращения на примере сплавов системы Zr-Mn. L Обнаружен и экспериментально исследован новый тип реакции -1етастабильный эвтектоидный распад в системах Zr-V и Zr-Cr. 'становлено, что процесс образования метастабильного эвтектоида 1вляется закономерным в случае одновременного протекания в ллаве эвтектоидного распада и ß-»co превращения.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

. Добромыслов A.B., Казанцева Н.В. Мартенситное и бейнитное превращение в сплавах циркония с эвтектоидообразующими элементами I, V-VIII групп периодической системы элементов. Всесоюзная конференция " Мартенситные превращения в твердом теле", г. Косов УАССР. Тезисы доклада, доклад, 1991г., с. 202.

. Добромыслов A.B., Талуц H.H., Казанцева Н.В. Структура

закаленных сплавов системы Zr-V// ФММ, 1992, N 9, с.50-56. . Добромыслов A.B., Казанцева Н.В. Влияние эвтектоидного распада на структуру закаленных сплавов циркония с металлами I, V-VIII групп периодической системы элементов. IV Совещание по старению металлических сплавов, г. Екатеринбург. Тезисы доклада. 1992г., с.28. . Добромыслов A.B., Талуц Н.И, Казанцева Н.В. Образование ю-фазы в сплавах системы цирконий-ванадий. IV Совещание по старению металлических сплавов, г. Екатеринбург. Тезисы доклада. 1992г., с.48.

5. Добромыслов А.В., Казанцева Н.В. Влияние эвтектоидногс распада на структуру закаленных сплавов циркония с металлами I, V-VIII групп периодической системы элементов // ФММ, 1993, 75 вып.4, с.118-128.

6. Dobromyslov A.V., Taluts N.I., and Kazantseva N.V. Meiastable Eutectoid decomposition in Zr-V alloys. XVI конференция no прикладной кристаллографии, г. Чешин, Польша. 1994, с.77

7. flobromyslov A.V., Taluts N.I., and Kazantseva N.V. Metastable Eutectoid decomposition in Zr-V alloys.// Scr.Met. et Mater., 1995, 32, N 5, p.719-724.

8. Dobromyslov A.V., Kazantseva N.V. Formation mechanism and crystallography of bainite in the Zr-Mn alloys. Международная конференция по рентгеновскому дифракционному анализу реальной структуры материалов. Liptovsfcy Mikylas, Slovakia. 1995, с.58.

9. Добромыслов А.В., Талуц Н.И., Казанцева Н.В. Особенности образования ю-фазы в сплавах системы Zr-Re //ФММ, 1995, 80, вып.2, с.91-97.

10. Dobromyslov А.V. and Kazantseva N.V. Formation of co-phase in Zr-4at.%Cr alloy // Scr.Met. et Mater., 1996, 35, N 7, p.811-15.

11. Добромыслов A.B., Казанцева Н.В. Механизм бейнитного превращения в сплавах системы Zr-Mn .//ФММ, 1997, 83, вып.1, р.132-139.

12. Dobromyslov A.V., Kazantseva N.V. Formation of metastable co-phase in Zr-Fe, Zr-Co, Zr-Ni, and Zr-Cu alloys// Scr. Met. et Mater., 1997, 37, N 5, p.615-620.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Perkins A. J., Yaffe Р.Е., Hehemann R.F. The athermal omega transformation in Zr-Nb alloysy/ Met.Trans., 1970, 1, N 10, p. 27852790.

2. Дуглас Д. Металловедение циркония.- М: Атомиздат, 1975, 360с.

3. Hillert М. Diffusion in Growth of Bainite // Met.Trans.A, 1994, 25A, N 9, pp. 1957-1966.

4. Higgins G.T. and Banks E.E. The Basic Features of the Isotermal 2 1/2 Weight Per Cent Niobium alloy// Electrochem.Technol., 1966, 4, N 7-8, pp.341-346.

5. Srinivastava D.,Mukhopadhyay P., Ramadasan E., and Banerdjee S. Inusial morphology of w-phase in Zr-1.75 at.% Ni alloy// Met.Trans.A, 1993, 24 A, N2, 495-7.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 80 3.08

объем 1 печ.л. формат 60x84 1/16 62023 9 г.Екатеринбург ГСП-170 ул.С.Ковалевской, 18