Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диаграмма состояния и фазовые составляющие твердых растворов кремния в кобальте (MCo =58,94)

01.06.2019

Чистый кобальт отличается полиморфизмом и в достаточно широком интервале температур является ферромагнетиком.

Вопрос об условиях перехода низкотемпературной a-модификации, обладающей гексагональной плотно упакованной решеткой, в высокотемпературную в-модификацию (г. ц. к.) весьма осложнен относительно малой теплотой фазового превращения. Кроме того, температура превращения оказывается весьма зависящей от чистоты металла, скорости охлаждения, термической предыстории, наличия внутренних напряжений, степени совершенства кристаллической структуры и т. д. Это относится как к прямому а—>в-превращению, так и особенно к обратному, развивающемуся по мартенситному механизму.

Согласно данным Болгова, Смирнова и Финкеля, выполнивших изучение структурных превращений в кобальте методами высокотемпературной рентгенографии, температура а—>в-превращения (Tав) составляет 403° С. Следует заметить, что это значение заметно ниже, чем указываемое в монографической литературе. Так, согласно Делингеру, Тав=417°С, а по данным, приведенным Бозортом, Tав=425° С.

а- и p-модификации кобальта ферромагнитны. Согласно, температура Кюри кобальта близка к 1090° С, в то время как, по данным исследования, колеблется от 1115 до 1145° С. Следует заметить, что резкие изменения ряда физических характеристик кобальта вблизи обсуждаемых температур привели ряд авторов к предположению о наличии в кобальте вблизи 1200° С полиморфного превращения. Этой точки зрения, например, придерживались также Мюллер и Шольтен, изучавшие температурную зависимость постоянных решетки кобальта между 11 и 1350° С. Кроме того, Кеннеди и Ньютон, выполнившие исследования влияния давления на условия фазового превращения ряда металлов, пришли к выводу, что вблизи 1128° С на термограммах кобальта имеется сигнал, указывающий на наличие превращения I рода. Однако в последнее время выяснилась несостоятельность этих представлений. В частности, высокотемпературные рентгенофазовые исследования указывают на то, что кристаллическая решетка в-Со сохраняется неизменной вплоть до самых высоких температур: 1300° С; 1450° С. Вблизи же точки Кюри имеет место не разрыв зависимости постоянной решетки от температуры, а лишь резкий максимум на политерме коэффициента термического расширения.

Температура плавления кобальта, согласно данным ряда авторов, равна 1494° С. Близкую величину (1495° С) указывают и другие авторы.

Низкотемпературный а-Со, как отмечалось выше, относится к гексагональной сингонии (структурный тип А3, фед. гр. Р63/mmс). Периоды идентичности его решетки, согласно данным, при комнатной температуре равны а = 2,5071, с = 4,0686А; с/а = 1,6228. Близкие результаты приводят и другие авторы.

Высокотемпературная в-модификация кобальта имеет кубическую (структурный тип Al, фед. гр. Fm3m—Oh5) структуру. Размеры ее ячейки (при 20°С), установленные при изучении образцов, закаленных от жидкого состояния, согласно данным, составляют а = 3,5452 А, что несколько превышает результаты предшествовавших исследователей (а = 3,5441 А).

В результате a—в-превращения объем металла меняется примерно на 0,031 см3/г-атом. Учитывая это обстоятельство и полагая, что АНав=251 дж/г-атом, Кауфман рассчитал барический коэффициент температуры превращения при давлениях, близких к нормальному:
Диаграмма состояния и фазовые составляющие твердых растворов кремния в кобальте (MCo =58,94)

Это значение несколько больше экспериментального (60 град/Гн/м2). Однако, если учесть, что согласно теплота фазового превращения равна не 251, а около 450 дж/г-атом, то окажется, что (dTав/dp) = 50 град/Гн/м2 и хорошо согласуется с опытными данными. Следует заметить, что с ростом давления в силу уменьшения AFop барический коэффициент заметно снижается. В частности, среднее его значение для интервала давлений от 1 до 6 Гн/м2 составляет всего 30 град/Гн/м2. Подробный анализ влияния давления на фазовые превращения в кобальте и вывод уравнения его состояния дан в монографии Жаркова и Калинина. Следует заметить, что используя уравнение Клузиса-Клапейрона и полагая dTав/dp = 60 град/Гн/м2, Лариков и Фальченко нашли, что относительное изменение объема при фазовом превращении кобальта составляет AV/V 100 = 0,30% в отличном согласии с результатами их прямых дилатометрических исследований (AV/V*100 = 0,31%).

Сведения о температурно-концентрационных границах гомогенности твердых растворов кремния в кобальте не отличаются полнотой и надежностью. Согласно диаграмме состояния, предложенной Хашимото, а также Фогелем и Розенталем растворимость кремния (NSi0) в а-Со составляет около 6 %, в то время как в в-Со она медленно растет с температурой от 6,5 при 755° С до 7,5% в эвтектических условиях (1195°С). Несколько большие значения были установлены в работе Кестера и Шмида. Авторы нашли, что при комнатной температуре растворимость близка к 7,8%, в то время как при эвтектической достигает 9,5%. Наконец, в работе было выполнено исследование концентрационной зависимости периода идентичности кристаллической решетки в-твердых растворов кремния в кобальте, полученных быстрой закалкой из жидкого состояния. При этом выяснилось, что образцы, содержащие 0,0; 4,0; 11,5% (ат.) Si, были однофазными, в то время как в образце с 15%) (ат.) Si присутствовали весьма небольшие количества выделений, по-видимому, Co2Si. Это позволяет считать, что растворимость кремния в P-Co при комнатной температуре близка к 8,1%) Si.

При растворении кремния в а- и в-кобальте, так же как и в железе, наблюдается сжатие кристаллической решетки. В частности, согласно в пределах области гомогенности p-фазы ее период решетки линейно убывает в соответствии с уравнением
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: