Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диаграмма состояния и фазовые составляющие силицида Fe5Si3 (n-фаза; М = 363,52; 23,18% Si)

01.06.2019


Первые указания на развитие в сплавах, содержащих от 18 до 33% Si, превращений примерно при 1060° С, имеются в работе Санфурша. Позднее Мураками, используя различные методы исследования, показал, что при 1020°С имеет место перитектоидная реакция, ведущая к образованию из а-твердого раствора и моносилицида железа n-фазы, описанной им стехиометрической формулой Fe3Si2 (a + e — n). Это открытие Мураками было вскоре подтверждено рентгенографически Фрагмен. Правда, в связи с трудностью приготовления однофазных препаратов она не смогла уточнить состав этой фазы. Аналогичные результаты были получены и в работе Хоктона и Беккера.

Существенные уточнения в вопросе об условиях устойчивости n-фазы внесли исследования Грайнера и Джетта. Авторы подтвердили, что этот силицид перитектоидно образуется при 1030° С, однако одновременно они отметили, что при 825° С он эвтектоидно разлагается на а'- и е-фазы. Это заключение было подтверждено многими другими исследователями. Одновременно выяснилось, что u-фаза обладает, вопреки данным, весьма узкой областью гомогенности, а ее структурные особенности и состав вернее описываются формулой Fe5Si3.

Кинетика перитектической и эвтектоидной реакций образования и распада n-фазы изучалась в работах. Причины того обстоятельства, что в работах не обнаруживалось разложение Fe5Si3 на а'-и е-фазы при 825° С были объяснены исключительной медленностью этого процесса — заметные количества продуктов реакции выявлялись лишь после многочасового отжига.

Существенно отличные условия образования Fe5Si3 недавно описали Кёстер и Годдеке. Согласно их данным, перитектоидная реакция образования n-фазы протекает не при 1020—1030° С, как это предполагалось до последнего времени, а при 1090° С. Вопрос этот, очевидно, нуждается в уточнении.

Структурные особенности n-фазы были впервые описаны Осава и Мурата. Они нашли, что ее дебаеграммы могут быть проиндицированы в гексагональной сингонии со значениями периодов кристаллической решетки, равными а = 6,7411; с = 9,4302А, с/а = 1,3989. Это заключение в последующих работах было уточнено. Выяснилось, что в действительности постоянная с вдвое меньше указываемого ее, значения в работе. При этом, согласно, периоды а и с весьма слабо меняются с составом сплава [от а = 6,7556, с = 4,721 А, с/а = 0,6988 в двухфазном (а' + n) образце с 23,2% Si до а = 6,7557; с = 4,7220 А; с/а = 0,6989 в двухфазном (n + е) образце с 23,8% Si]. Из этих данных следует, что область гомогенности n-фазы весьма мала.

Впервые пространственную группу n-фазы указала Вейль, основываясь на аналогии дебаеграмм Mn5Si3 и Fe5Si3. Как отмечалось ранее, Омарк и соавторы показали, что для Mn5Si3 характерна гексагональная (типа D88) структура Р63/mсm—D6h3. Здесь металлические атомы образуют две, существенно различающиеся группы. Атомы первого сорта (MeI) располагаются в плоскостях, перпендикулярных осп третьего порядка, и имеют координаты 0 и с/2. Атомы же второго сорта (МеII) располагаются (так же как и атомы металлоида) в плоскостях, параллельных предыдущим и имеющим координаты с/4 и 3с/4. В элементарной его ячейке содержится десять атомов металла и шесть атомов кремния. При этом ближайшими соседями атомов FeI являются два атома FeI(r = 2,35 А), в то время как FeII окружены пятью атомами кремния (два — на расстоянии 2,35 А; один — на расстоянии 2,50 А и два — на расстоянии 2,62А). В связи со структурной неэквивалентностью положений атомов FeI и FeII, так же как и в случае Fe3Si, здесь имеет место существенное различие их электронного состояния и характера связей, образуемых со своими партнерами. Это, в частности, весьма отчетливо проявляется в их магнитных свойствах. Так, согласно данным исследователей, изучавших с помощью эффекта Мессбауера магнитную структуру Fe5Si3 и сопоставивших ее с характеристиками чистого железа, магнитные моменты р, внутренние поля Hi и изомерный сдвиг 6 атомов железа в чистом металле, и в Fe5Si3 (FeI и FeII) существенно различаются между собой и зависят от координационного окружения. При этом, согласно данным, можно полагать, что уменьшение u и Hi, а также рост б говорят об увеличении вклада гомеополярных связей при переходе от Fe к FeI и к FeII.

Наконец, по данным переохлажденная n-фаза — ферромагнетик с точкой Кюри 0ф=100°С. Это значение лишь немногим отличается от ранее указанного другими авторами.

Правда, в последнее время в результате более тщательных исследований было показано, что 0ф=112° С и, по-видимому, не зависит от состава.

Что касается концентрационных границ гомогенности n-фазы, то до последнего времени в этом вопросе существовало единодушие — практически все исследователи склонялись к мысли, что она весьма узка и в обычных условиях может не приниматься во внимание. Однако сравнительно недавно Лекок и Мишель, выполнившие магнитные и структурные исследования Fe, Si-сплавов, содержащих от 34 до 50% (ат.) Si, пришли к выводу о том, что образцы остаются однофазными при изменении в них концентрации кремния от 37 до 40% (ат.) Si (22,7—25,0% Si). При этом отмечается, что периоды решеток n-фазы (а = 6,74; с = 4,712 А; с/а = 1,430) оказываются практически нечувствительными к ее составу. Аналогичным образом они описывают и особенности изоструктурного с Fe5Si3 германида марганца Mn5Ge3 [36—39% (ат.) Ge]. Природа подобных растворов при этом не обсуждается.

Результаты Лекока и Мишеля об условиях гомогенности n-фазы не представляются достаточно убедительными. Они нуждаются в дополнительной проверке и критическом анализе.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: