книги из ГПНТБ / Шиняев А.Я. Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

И Н С Т И Т УТ М Е Т А Л Л У Р Г И И им А. А. БАЛКОВА

УДК 669.017.3 : 539.89

Фазовые превращения и свойства сплавов при высоком давлении. Шиняев А. #. Пзд-во «Наука». 1973. 1 — 153.

В- кнцге [рассмотрены вопросы влияния высоких давле­ нии на диффузионные и другие процессы, фазовые пре­ вращения, равновесия, свойства и структуру металлов и сплавові. Особое внимание уделено синтезу новых ме­ таллических материалов с помощью высоких давлений. Дан анализ теоретических и практических методов по­ строения диаграмм состояния при высоких давлениях.

Рассмотрены методы получения высоких давлений, кон­ троля параметров экспериментов, методы изучения наи­ более существенных свойств металлов и сплавов в усло­ виях эксперимента.

Книга рассчитана на исследователей, металловедов, конструкторов, металлургов, занятых изучением, разра­ боткой и получением новых материалов в условиях вы­ соких давлений.

Таблиц 7, иллюстраций 131, библногр. 395 назв.

Ответственный редактор доктор химических наук профессор И. И. КОРНИЛОВ

А4

і

ш 3101; 3111-0000 1057-72 042(02)-73

© Издательство «Наука» СССР

П Р Е Д И С Л О В И Е

Метод высоких давлений все более входит в прак­ тику научных организаций для исследования строе­ ния вещества. В предлагаемой монографии авто­ ром обобщены полученные в последние годы резуль­ таты исследований фазовых превращений и различ­

ботки новых материалов с особыми физическими свойствами. Н а основе приведенных в монографии материалов можно сделать вывод о том, что синтез новых металлических материалов в условиях высо­ ких давлений должен стать одним из главных на­ правлений в современном металловедении и метал­

границ при возрастании давления . Этот метод име­ ет исключительные возможности д л я исследования диаграмм равновесий металлических систем при высоких давлениях .

Б о л ь ш ое значение д л я подготовки монографии имело изучение достижений советских ученых по исследованиям в области высоких давлений, в осо­ бенности работ, выполняемых академиком Л . Ф. Ве­ рещагиным и его сотрудниками. Изучению и освое­ нию новых методов исследования веществ при вы­ соких давлениях в значительной мере способствова­ ло посещение автором монографии крупных лабо ­ раторий США, в частности Национального Б ю р о стандартов в Вашингтоне, Института физической химии при Стокгольмском университете в Швеции и научного центра Сакле во Франции. Работы ав­ тора по исследованиям при высоких давлениях во­ шли в соответствующие разделы монографии.

Основной задачей монографии было обобщение

В В Е Д Е Н И Е

В литературе давно известны попытки ученых учесть влияние фактора давления на свойства вещества и фазовые равновесия в системах. Фактор давления был введен Гиббсом в выражение известного правила фаз [1]. В работах Н. С. Курнакова по физи­ ко-химическому анализу важное значение придавалось фактору

ботами по термодинамике и . фазовым равновесиям с учетом фак­ тора давления, исследования по высоким давлениям характери ­ зовались приложением их к решению практических задач, свя­ занных с синтезом новых веществ, отличающихся от исходных кристаллическим строением и новыми свойствами. Большое раз­ витие получили работы по применению высоких давлений и тем­

Д. И. Менделеева. Исследования, выполненные в этом направ ­ лении, показывают, что давление значительно сильнее, чем тем­

с 'Новыми физическими и механическими свойствами. В некото­

В последнее время большинство ученых приходит к мнению, что все неметаллические вещества (простые и сложные) д о л ж н ы пе­ реходить в металлическое состояние, если их подвергать сжатию в достаточной мере. Расчет показывает, что д л я перехода водо­ рода в металлическое состояние необходимо давление 0,7Мбар,

чаях инициирует сверхпроводящее состояние, когда вещество не является сверхпроводником [7].

Под действием давления изменяются плотность свободных электронов, радиус и другие характеристики атома. Это приво­ дит к существенному изменению взаимодействия элементов при высоких давлениях, изменению условий стабилизации сущест­ вующих и появлению новых интерметаллических фаз, при это.м изменяемся и строение д и а г р а м м состояния. В работе [8] показа­ но, что под влиянием давления значительно возрастает раство­ римость элементов 2-го в элементах 4-го периода, которые при нормальном давлении практически « е взаимодействуют.

в этом отношении являются титановые и циркониевые сплавы, в которых при давлении образуется омега - фаза, отличающаяся высокой прочностью межатомной связи. Эта ф а з а может быть стабилизирована и легированием титана. Таким образом, факто­ ры давления и легирования дополняют друг друга при изучении

Публикации последних лет по высоким давлениям свидетель­ ствуют об интенсивности развития исследований за рубежом . Эти исследования успешно развиваются и в нашей стране. Они сосре­ доточены главным образом в Институте физики высоких д а в л с

области разработки аппаратуры и методов исследования при вы­ соких давлениях [10, 11], исследовании фазовых превращений в чистых металлах й соединениях, изучении влияния высоких дав ­ лений на химические равновесия и скорость химических реакций [12], физические и механические свойства металлов [13] и др .

Известны крупные достижения советских ученых и работников заводов в области освоения метода получения синтетического ал­ маза и другие работы.

они получили в США, Англии, Франции, Швеции. Почти во всех университетах и крупных 'научных центрах С Ш А имеются лабо ­ ратории по высоким давлениям . Начиная с 1961 г., в С Ш А сис­ тематически проводятся симпозиумы и конференции по вопросам создания новых типов аппаратуры, измерения параметров уста­ новок высокого давления, вопросам металлургии, химии высоких давлений и другим вопросам . В 1968 г. в научном центре США — Национальным бюро стандартов — была организована междуна ­ родная конференция по вопросам получения точных данных па­ раметров давления и температуры при калибровке установок высокого давления . В 1969 г. в г. Сиэтле (США) была конферен­ ция по изучению кристаллических структур в условиях высоких давлений [14].

М а т е р и а л ы последних публикаций свидетельствуют об интен­ сивном развитии методов исследования при высоких давлениях, конструировании новых типов установок на высокие температу­ ры и давления до 400—500 кбар, которые бы смогли заполнить существующий разрыв в значениях давлений, получаемых стати­ ческими и импульсными методами.

Необходимо заметить; что интерес к исследованиям с приме- у-

современных достижений в области разработки способов полу­ чения высоких давлений и методов исследования физических и

диаграмм состояния металлических систем при высоких давле ­ ниях, изучению влияния давления на скорость протекания диф ­

".кого давления в лабораторных условиях и развитию методов контроля параметров эксперимента. В главе второй систематизи­

руются методы исследования свойств и структуры металлов к сплавов при высоких давлениях . Глава третья посвящена ана­ лизу результатов исследования влияния давления на процессы

. д и ф ф у з и и в сплавах . Теоретические основы и важнейшие резуль-

т э ты исследования фазовых превращении в сплава х изложен ы в четвертой главе . Вопросы синтеза и прогноза новых материало в при высоких давления х составляют пятую главу.

При выборе и изложении теоретического и экспериментально ­ го материал а стремление автора было 'направлено на система­ тизацию данных, относящихся к основам физического металло ­ ведения применительно к условиям высоких давлений .

ЛИТЕРАТУРА

1.Дж. В. Гиббс. Термодинамические работы. Пер. с англ. под ред. В. К. Семеиченко. Гостехиздат, 1950.

5.S. D. Hamman. High Pressure Chemistry. Annual Rep Phys. Chem., 15, USA, California, 1960.

6.T. F. Smith. Phys. Rev. Letters, 1970, 25, N 21, 1483; Phys. Letters, 1970, 33A, N 7, 465.

7./. Witting. Phys. Rev. Letters, 1970, 24, N 15, 812.

8. И. И. Корнилов, А. Я. Шиняев, Д. Б. Чернов, Г. И. Хохлова.— Сб. «Те­

10.Л. Ф. Верещагин. Рентгеиоструктурные исследования вещества при вы­ соких температурах. Приложение к книге К. Свенсона «Физика высоких давлений». ИЛ, 1963.

12.М. Г. Гоникберг. Химические равновесия и скорости реакции при высоких-^ давлениях. Изд-во АН СССР, 1960.

13. Б. И. Берсенев, Л. Ф. Верещагин, Ю. Н. Рябинин и Л. Д. Лившиц. Неко­ торые вопросы больших пластических деформации металлов при высоких температурах. Изд-во АН СССР, 1960.

14.Ргос. Symposium. «Structure at High Pressure*. Trans. Amer. Cryst. Assoc., 1969, 5.'

С H. Wentorf. Brit. J. Appl. Phys., '1967, 18, 865.