Глава5 физико-химические принципы взаимодействия соединенийникелидатитанаслегирующимиэлементами

d-оболочки заполнены не полностью и детали электронных взаимодей- ствий довольно сложны [53, 54], чтобы все это связать с областями ста- бильности в тройных системах. Поэтому при изучении контуров облас- тей существования фаз на основе TiNi со структурой В2 простым мето- дом наиболее целесообразно использовать возможность связать их со значениями средних групповых чисел (СГЧ). Среднегрупповым числом элементов будем считаем количество электронов за пределами оболоч- ки соответствующего инертного газа. На приведенных диаграммах хо- рошо прослеживается взаимосвязь значений СГЧ и контуров областей фазы с В2 структурой. Видно, что в тех тройных системах, в которых значения СГЧ близки к 7, наблюдаются протяженные области гомоген- ности существования фазы с В2 структурой.

1. Металлы группыIva

Ti(d²s²), Zr(d²s²)иHf(f¹⁴d³s²)–электроположительные металлы груп-пыIVA,длякоторых характерно,что они необразуют соединенийс бо- лееэлектроположительными относительноихметаллами.Этиэлементы относятсякпереходным металламихарактеризуютсяналичиемдвухэлектронов нанезаполненных d-оболочкахи двух – наs-оболочках.Всеметаллы этой группы полиморфны, имеют гексагональную решеткувнизкотемпературной модификации() иобъемноцентрированнуюввысокотемпературной()[54]. Оценка соотношений радиусов основных образующих сплавилегирующихэлементовнаглядно может быть про- ведена сиспользованием диаграммына рис. 5.2.1.Атомные радиусы Zrи Hf (R_Zr=0,1602нм,R_Hf=0,158нм)мало отличаются другот друга изначительнобольшерадиусовTi и тем более Ni.Судяпоразмерному факторуи по тому, что элементы Ti, Zr и Hf принадлежат коднойизо- электроннойгруппе,атомы легирующихэлементовдолжнырасполагать-ся наподрешеткахTi всоединенияхна основеTiNi.

На диаграмме распределения электроотрицательности (рис. 5.2.2) видно, что электроотрицательности Zr и Hf отличаются не значительно, причем в меньшую сторону относительно значенийдля Ti. На диа- грамме распределения валентностей (рис. 5.2.4) валентности элементов Zr и Hf полностью совпадают с валентностью атомов Ti. Атомы Zr и Hf хорошо растворяются в титане, образуется непрерывный ряд твердых растворов без образования промежуточных фаз (рис. 5.2.2). В никеле эти элементы растворяются в незначительных количествах, приэтом

А.А. Клопотов, а.И. Потекаев, э.В. Козлов, ю.И. Тюрин, к.П. Арефьев, н.О. Солоницина, в.Д. Клопотов

образуется ряд промежуточных интерметаллических соединений. На рисунке 5.2.2 штриховая линия, соответствующая значению СГЧ равному 7, проходит параллельно основанию треугольника на тройной фазовой диаграмме системы Ti-Ni-Zr для изотермического сечения. На этой диаграмме системы Ti-Ni-Meсоединение TiNi(Zr) с В2 структу- рой занимает очень маленькую область гомогенности. Примечательным является то, что на тройной фазовой диаграмме системы Ti-Ni-Zr суще- ствует с большой областью гомогенности соединение Ti₂(Ni,Zr).

Рис. 5.2.2. Изотермическое сечение при 900С тройныхфазовых диаграмм систем Ti-Ni-Zr [56]. Темным цветом выделены области существования фазы на основе TiNi

с легирующими элементами со структурой В2. Штриховымилиниями показаны одинаковые значения СГЧ

Другим фактом, который в данной ситуации может послужить оп- ределяющим, является близость строений электронных оболочек леги- рующих атомов Zr(d²s²) и Hf(f¹⁴d³s²) с электронным строением основно- го образующего сплав элемента Ti(d²s²).

Все приведенные факты позволяют сделать предположение, что атомы Zr и Hf могут преимущественно занимать места на подрешетке атомов Ti в соединениях на основе TiNi.