Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диаграмма состояния и фазовые составляющие системы марганец-кремний

31.05.2019


Несмотря на указания Омарка, Борена и Вестгрена о существовании в системе Mn—Si трех соединений, содержащих свыше 75% (ат.) Mn, в течение длительного времени предлагались диаграммы состояния, учитывающие лишь наличие четырех силицидов: Mn3Si, Mn5Si3, MnSi и MnSi2. Лишь в последнее десятилетие были выполнены более тщательные исследования сплавов, богатых как марганцем, так и кремнием. Это позволило существенно уточнить их фазовый состав и строение диаграммы состояния системы Mn—Si.

В результате этого цикла работ выяснилось, что в рассматриваемой системе, помимо взаимных твердых растворов компонентов, образуются следующие силициды: R (Mn7,3Si), u(Mn6Si, y(N, е, v), Mn3Si, Mn5Si2, Mn5Si3, MnSi, Mn11Si19, Mn26Si46, Mn15Si26, Mn27Si47.

К сожалению, однако, до настоящего времени структурные и теплофизические свойства многих из этих соединений не изучены, в связи с чем отсутствует и достаточно полная диаграмма состояния системы. В частности, предложенные до последнего времени диаграммы не отражают существования в системе Mn—Si ни u-фазы, ни Mn5Si2, ни набора близких по составу высших силицидов.

Первый вариант диаграммы состояния системы Mn—Si был предложен Деринкелем на основании изучения сравнительно загрязненных (до 3—4% примесей) сплавов. Используя методы термического и микроскопического исследования, он пришел к выводу о наличии в рассматриваемой системе как конгруэнтно плавящихся (Mn2Si и MnSi), так и инконгруэнтно плавящихся (Mn2Si3 и, возможно, MnSi2) силицидов. Кроме того, он установил существование широкой области гомогенности твердых растворов кремния в марганце (без учета полиморфизма последнего). В последующем рентгеноструктурные исследования значительно более чистых препаратов привели Борена к выводу о существовании трех силицидов: Mn3Si, MnSi и MnSi2.

Более полный вариант диаграммы состояния частной системы Mn-MnSi (до 35% Si) был разработан Фогелем и Бадарфом в основном по результатам микроскопических и термографических исследований сплавов, содержащих до 3% примесей. При этом выяснилось, что богатый марганцем конгруэнтно плавящийся силицид, вопреки Деринкелю, имеет формулу не Mn2Si, a Mn5Si3. Далее авторы установили, что низший силицид Mn3Si плавится инконгруэнтно (при 1075° С) и отличается относительно протяженной (13,5—14,55% Si) концентрационной областью гомогенности. Наконец, в этой работе были установлены пределы растворимости кремния в различных модификациях марганца. Приведенные выше данные авторы подтвердили результатами рентгеновских исследований.

Используя данные, а также результаты металлографического исследования Цвиккера, Хансен и Андерко предложили диаграмму состояния системы Mn—Si (рис. 26). При этом, они полагали, что высший силицид марганца имеет формулу MnSi2 и плавится инконгруэнтно.
Диаграмма состояния и фазовые составляющие системы марганец-кремний

Как показали последующие исследования, рассматриваемый вариант диаграммы состояния страдает рядом дефектов. Прежде всего он существенно упрощает свойства частной системы Mn—Mn3Si, не отражая образующихся здесь промежуточных силицидов и неверно описывая условия образования твердых растворов кремния в марганце. Действительно, из данных ряда авторов следует, что в богатых марганцем сплавах прежде всего следует считаться с образованием сложных по структуре низших силицидов. С другой стороны, выяснилось, что кремний не повышает, а понижает температуру а—>p-превращения. Эти особенности частной системы Mn—Mn3Si находят достаточное отражение в схеме диаграммы, разработанной в исследованиях и приведенной на рис. 27. Следует, правда, заметить, что она не учитывает возможность образования, помимо R и у-фаз, также и u-фазы, установленной в ряде работ Гладышевского и соавторов.

Обширная дискуссия велась и по вопросу о составе (и структурных особенностях) высшего силицида марганца и условиях его плавления. При этом предлагались различные варианты диаграммы состояния частной системы MnSi—Si, часть из которых основывалась на предположении о конгруэнтном его плавлении, а часть — на перитектическом его образовании из моносилицида и расплава. Однако, несмотря на это, все авторы сходились в том, что составы силицида, равновесного с ним расплава, а также эвтектики с кремнием весьма близки друг к другу. Это, естественно, весьма осложняло однозначный выбор наиболее надежного варианта диаграммы плавкости, что наглядно видно из схем, приведенных на рис. 28, заимствованных из работ.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: