ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Анализ твердых растворов из "Металловедение и термическая обработка стали Т1 " Тцп твердого раствора можно определить, зная число атомов на элементарную ячейку растворителя По (чистый металл или химическое соединение) и число атомов на ячейку данного твердого раствора п. [c.127] гиз сверхсгруктур и определение степени дальнего порядка требуют индицирования дифракционной картины и измерений интенсивности определенных линий. В большинстве случаев упорядочение сопровождается появлением так называемых сверхструктурных линий. Структурный фактор интенсивности запрещает определенные отражения (HKL) для простых веществ или твердых растворов со статистическим распределением атомов в узлах решетки [9, II—13]. [c.127] Для вычисления степени порядка необходимо знать атомные факторы рассеяния компо- нентов сплава и измерить соотношение интенсивности структурной и сверхструктурной линий. [c.128] В случаях, когда упорядочение связано с появлением тетрагональности, мерой степени порядка может служить отношение с/п. [c.128] Сверхструктурные линии оказываются слишком слабыми или не выявляются, если атомные факторы рассеяния (или порядковые номера 2) для компонентов мало различаются. В этих случаях можно попытаться увеличить интенсивность сверхструктурных линий, используя специальный подбор излучений [42] или с помощью нейтронографии (см. [12, с. 421]). Анализ упорядочения твердых растворов внедрения с помощью рентгеновских лучей возможен, если образуется сверхячейка или изменяется форма элементарной ячейки, например мартенсит в углеродсодержащей стали, нитрид Ре1аМ2. [c.128] Данные о структуре некоторых упорядоченных твердых растворов приведены выше в табл. 5.5 и 5.6. Обзор исследований сверхструктур дан в работе [43]. [c.128] Ближний порядок в истинном смысле (или жидкоподобный, статистический [10, 29, 44]) проявляется в модуляции интенсивности фона диффузного рассеяния (рис. 5.21), который меняется в зависимости от типа ближнего порядка. Этот порядок может быть типа расслоения (сегрегации) при положительном знаке энергии смещения и преимущественных соседствах одноименных атомов и типа упорядочения при отрицательном знаке энергии смещения и преимущественных соседствах разноименных атомов. Характер и степень отклонения относительного расположения атомов компонентов твердого раствора от равномерно-статистического определяется знаком и величиной параметра ближнего порядка = 1— —Пав 1Св 1 (28). [c.128] Анализ распределения интенсивности по всей ячейке ОР позволяет определить бинарные параметры ближнего порядка для ряда координационных сфер. Если эти параметры соответствуют равновесным состояниям, то непосредственно можно получить термодинамические характеристики растворов — энергии упорядочения или распада, активности компонентов, особенности критических флуктуаций вблизи точки фазового перехода второго рода, а также исследовать характеристики электронной структуры металлических сплавов, радиусы поверхности Ферми [45, 46]. Преимуществом рентгеновского метода является то, что он применим и для концентрированных растворов, когда из-за малости длины свободного пробега электронов другие методы неэффективны. Рентгеновское определение термодинамических характеристик твердых растворов — эффективный метод анализа диаграмм состояния бинарных систем. [c.128] Неоднородности химического состава твердых растворов, обусловленные действием кинетических факторов при кристаллизации рас плавов (дендритная ликвация) или при превращениях в твердом состоянии (незавершенные процессы выравнивания концентрации после растворения или начальные стадии распада твердых растворов) в ряде случаев могут быть выявлены методами рентгеноструктурного анализа. Важнейшая особенность получаемой при этом информации — ее статистический характер, обусловленный самим методом. [c.128] Известно, что при определенном (достаточно большом) переохлаждении процесс кристаллизации твердого раствора из расплава может идти бездиффузионным путем. Доказательст. вом этого может служить острота дифракционной линии (например, разрешение — -дублета [12]), если кристаллизация при малых переохлаждениях дает размытые линии. [c.129] Неоднородности, связанные с незавершенным процессом распада твердого раствора, т. е. зоны Гинье—Престона, модулированная структура, К-состояния, двухфазный распад, могут давать разные дифракционные эффекты [12, 47]. [c.129] Рентгеновский анализ роста когерентных частиц новой фазы при распаде пересыщенных твердых растворов основан на анализе так называемых кулоновских полей смещения в матрице, когда смещения атомов в матричном твердом растворе, обусловленные различиями атомных объемов матрицы и выделяющейся фазы, убывают с расстоянием (г) от частицы по закону 1/г [45, 49]. [c.129] Особый тип распада пересыщенных твердых растворов — ячеистый, или двухфазный распад. Его признак — сосуществование твердых растворов двух концентраций — исходного и конечного (стабильного или метастабильного) составов-—и соответственно наличие двух систем линий изоморфных фаз в рентгеновской картине. [c.130] Точные измерения периодов решетки твердых растворов позволяют судить о его составе прежде всего в случае двухкомпонентных систем, а также некоторых более сложных систем. На рис. 5.22 приведены концентрационные зависимости периода для двухкомпонентных систем, содержащих железо. [c.130] Применение рентгеноструктурного метода для анализа стабильного или метастабильного фазового равновесия основано на том, что получаемые данные при наличии самой общей характеристики химического состава системы в целом однозначно характеризуют фазовые состояния в случае кристаллических фаз, а также химический состав фаз, если известна зависимость периодов кристаллической решетки от состава. Информацию о составе фаз, образующих дисперсные области в гетерогенной системе, невозможно получить обычным методом химического анализа, а современные инструментальные методы микроанализа имеют ограничения в отношении локальности и точности. [c.130] Требования к образцам и процедурам ди-фрактометрических измерений остаются общими. При оценке точности измерений dfn (или периодов решетки) следует учитывать погрешность установки заданной температуры ( 3°С) и точность ее поддержания в криостате (не ниже 0,3 ° С). [c.130] Для рентгенографического анализа при высоких гидростатических давлениях (до 20 кбар) в Институте физики высоких давлений АН СССР разработаны камеры типа поршень-цилиндр с бериллиевыми сосудами. При более высоких давлениях до 160—200 кбар рентгеновский анализ проводят в камерах с наковальнями из твердого сплава. Исследуемый образец помещают в узкий канал (диаметр 0,1—0,2 мм) таблетки из аморфного бора, через которую создаются условия квазигидроста-тического давления. Аморфный бор мало поглощает рентгеновские лучи и дает очень слабые собственные диффузные линии на рентгенограммах. [c.130] Вернуться к основной статье