Геометрически плотноупакованные фазы

Фазы Лавеса

Интерметаллические соединения состава А₂В называют фазами Лавеса. Эти фазы обычно имеют кубическую или гексагональную структуру. Они могут образовываться компонентами, расположенными в любом месте периодической системы.

Исследование большого числа фаз Лавеса показало, что основным фактором, определяющим их образование, является соотношение атомных размеров компонентов. Несмотря на главную роль размерного фактора при образовании фаз Лавеса, важное значение в их стабильности играет электронная концентрация, которая определяет, какая из возможных структур образуется, а также каковы размеры их областей гомогенности, хотя последние, как правило, незначительны.

Наиболее часто образуются в сталях и сплавах следующие интерметаллические фазы Лавеса: Fe₂Al, Zr₂Al, Fe₂Mo, Co₂ Ti, Ni₂Ta, (Fe,Si)₂Mo, Fe₂(Ni,Nb) и др. Их присутствие часто сопровождается охрупчиванием при комнатной температуре, но менее опасно при повышенных температурах.

Более того, во многих теплостойких и жаропрочных сплавах удается использовать фазы Лавеса для упрочнения без существенного снижения вязкости и хрупкой прочности.

Эти фазы или соединения типа А₃В представляют собой выделения упорядоченных г.ц.к. (γ'), о.ц.т. (γ") и гексагональных плотноупакованных η-фаз из аустенитных матриц.

Выделение этих фаз представляет собой одно из наиболее благоприятных явлений, так как оно позволяет достигать значительного упрочнения, стабильного при высоких температурах без заметного охрупчивания сплавов.

В соединениях типа А₃В более электроотрицательные элементы - такие, как Fe, Co, Ni, соответствуют элементу А, а такие как А1, Ti, Nb, - элементу В. Обычно в никелевых жаропрочных сплавах основная упрочняющая γ'-фаза представляет собой соединение на основе Ni₃Al.

γ'-фаза является упорядоченной, причем дальний порядок сохраняется почти до температуры плавления (1385 °С). Уникальным свойством γ'-фазы является увеличение прочности с повышением температуры в широком интервале температур: для нелегированной фазы до 800 °С, а для легированной - еще выше (рис. 17).

Рис. 17. – Влияние температуры испытания на предел текучести σ_0,2 γ'-фазы типа Ni₃(Ti, Al).

Благоприятное влияние А₃В фаз на свойства сталей и сплавов связывают с их высокой пластичностью, когерентной связью с основным твердым раствором и высокой стабильностью при повышенных температурах.

Многие интерметаллические соединения обладают высокими характеристиками прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности, износостойкости. В последнее время на их основе разрабатываются материалы для новых отраслей техники.

Таким образом, из интерметаллических фаз наиболее благоприятное влияние на упрочнение сплавов оказывают соединения типа А₃В, а также некоторые фазы Лавеса. Выделение σ-фазы и ей подобных топологически плотноупакованных фаз вызывает резкое охрупчивание сплавов.

Дата добавления: 2014-01-11