Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диаграмма состояния и фазовые составляющие силицидов Mn3Si (M = 192,91; 14,55% Si) и Mn5Si2 (M = 330,77; 16,98% Si)

31.05.2019


Рентгеновские исследования Борена показали, что первые признаки образования Mn3Si обнаруживаются в Mn, Si-сплавах, содержащих около 7% Si [- 13% (ат.) Si]. Образец же с 14% Si был однофазным. Изучение свойств монокристалликов, выделенных из слитка, привело автора к выводу, что Mn3Si обладает гексагональной структурой (а = 6,898, с = 4,802 А, с/а = 0,696) с 16 атомами в элементарной ячейке. Эти выводы, очевидно, являются результатом недоразумения, по-видимому, обусловленного неравновесностью сплава. Действительно, с одной стороны, при содержании в сплаве 13% (ат.) Si в нем не может присутствовать в качестве стабильной фазовой составляющей Mn3Si. С другой же стороны, приведенные выше структурные характеристики относятся не к Mn3Si, а к Mn5Si3.

В действительности, последующие исследования Омарка и соавторов, а также Лавеса показали, что Mn3Si обладает кубической решеткой типа A2(a-Fe) (Im3m—Оh9) с а = 2,857 А и двумя атомами в элементарной ячейке. Сходные результаты были позднее получены Гладышевским и соавторами (а = 2,858 А),

Вывод Лавеса о статистически неупорядоченном распределении атомов в решетке Mn3Si был позднее ревизован Аронссоном. Согласно его данным, на порошкограммах однофазных препаратов Mn3Si, закаленных от температур ниже 1000°С, обнаруживаются хотя и слабые, но достаточно четкие сверхструктурные линии, аналогичные характерным для Fe3Si. Это позволяет говорить о том, что при низких температурах (t<1000°C) имеет место некоторое упорядочение, вследствие чего период решетки Mn3Si в этих условиях равен 5,722 А (2х2,861 А).

Согласно данным Давыдова и соавторов, выполнившим дилатометрические, термографические, денситометрические, металлографические и рентгеновские исследования, Mn3Si, помимо превращения порядок — беспорядок при 1000° С, испытывает еще одно фазовое превращение между 600 и 650° С. Оно при закалке образцов развивается по мартенситному механизму, в то время как при медленном охлаждении — по диффузионной схеме. Характер происходящих при этом структурных изменений до настоящего времени остается неясным. Однако их наличие было недавно подтверждено Летуном и соавторами, обнаружившими скачкообразное возрастание энтальпии Mn3Si примерно при 660° С.

Что касается температуры инконгруэнтного плавления Mn3Si, то данные оказываются близкими и соответственно равными 1075 и 1070° С.

Концентрационная область гомогенности Mn3Si изучалась недостаточно. Общепринятым является указание Фогеля и Бедарфа о том, что она ограничена пределами от 13,5 до 14,55% (по массе) Si. Влияние же состава на постоянные кристаллической решетки этого силицида, по-видимому, до сих пор систематически никем не изучалось.

Сведения о возможности существования в системе Mn — Si близкого по составу к Mn3Si силицида с формулой Mn3Si2 сообщались в единственной публикации. Удивительным при этом является то, что авторы предприняли поиски этого силицида, ссылаясь на работу Омарка и соавторов, в которой якобы были обнаружены нерасшифрованные фазовые составляющие в сплавах, содержащих от 14 до 18% (по массе) Si. Фактически же, как отмечалось выше, в этом исследовании изучались препараты, содержащие 14 и 18% (ат.) Si.

Так или иначе в работе было установлено, что сплав марганца с кремнием, содержащий (16,8±0,2) % Si, весьма близкий к соответствующему стехиометрической формуле Mn5Si2 (16,98% Si), был после отжига при 750° С однофазным. Его рентгенограмма индицировалась на основе тетрагональной решетки с периодами а = 8,910, с = 8,716 А; с/а = 0,978. Измеренная плотность препарата составляла 6,34 г/см3, что соответствует нахождению в элементарной ячейке 56 атомов (восемь молекул Mn5Si2, рентгеновская плотность 6,35 г/см3).

При увеличении температуры выше 850° С этот силицид разлагается по реакции
Диаграмма состояния и фазовые составляющие силицидов Mn3Si (M = 192,91; 14,55% Si) и Mn5Si2 (M = 330,77; 16,98% Si)

В тройной системе Fe — Mn — Si фаза (Mn,Fe)5Si2 устойчива при содержании в сплавах не свыше 34%Fe. При больших же концентрациях железа здесь формируются фазы со структурой Mn3Si и Mn5Si3.

Следует заметить, что данные работы нуждаются в уточнении. Это обусловлено не только тем, что предшествовавшие исследования всегда обнаруживали в сплавах, богатых марганцем, сосуществование Mn5Si3 и Mn3Si. Данные этих авторов противоречат и указаниям Аронссона о том, что в системе Mn, Fe, Si отсутствуют трехкомпонентные соединения. Возможно отмеченные различия обусловлены малой термической устойчивостью Mn5Si2, что требует, однако, дополнительного обоснования.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: