3. Структура сплавов в системах Ti-Ni, Ti- Nb иNi-Nb и кристаллогеометрические параметры

В настоящее время для анализа механизмов образования и устой- чивости сплавов в той или иной кристаллической структуре использу- ют разные кристаллогеометрические параметры, такие как размерный параметр=R_B/R_A(гдеR_AиR_B– радиусы атомов сортаАиВв бинар- ных сплавах) [31, 38, 45], сверхструктурное сжатие в абсолютныхилиотносительных единицах [4], коэффициент заполнения пространства [4, 38] и др. В настоящей работе для анализа кристаллических структур будем использовать только два кристаллогеометрических параметра: сверхструктурное сжатие и коэффициент заполнения пространства. Подробно особенности расчета этих параметров приведены в [4,45].

На рис. 4.3.3 приведены концентрационные зависимости атомного объема, относительной величины сверхструктурного сжатия и плотно- сти упаковки для кристаллических структур в бинарных системах Ti-Ni, Ni-Nb и Ti-Nb. На зависимости атомного объема от концентрации для структур в системах Ti-Ni и Ni-Nb хорошо проявляется отклонение от закона Зена и видно, что сверхструктурное сжатие в системах является значительной величиной (рис. 4.3.3, Iа,б), в то время как в системе Ti-Nb это отклонение незначительно. Особенности изменения сверх- структурного сжатия для разных кристаллических структур наглядно проявляются на его концентрационной зависимости. Плотность упаков- ки и сверхструктурное сжатие являются взаимосвязанными параметра- ми: чем больше плотность упаковки в структуре, тем больше должна быть и величина сверхструктурного сжатия. Это явление хорошо вы- полняется для структур одного состава, когда они переходят одна в дру-

Глава4 кристаллогеометрия структур в системах ti-ni-me

гую в результате фазовых переходов, как это имеет место для соедине- ний в области эквиатомного состава NiTi. В тоже время при сравнении фаз с разной стехиометрией это положение не всегда выполняется. В фазахВ2 иB19не смотря на то, что сверхструктурное сжатие боль- ше, чем в интерметаллидах Ti₂Ni₃и TiNi₃, плотность упаковки в TiNi меньше (рис. 4.3.3, I, II,б,в). Это, возможно, связано с тем, что интер- металлиды Ti₂Ni₃и TiNi₃организованы на базе более плотноупакован- ной ГПУ-решетки. Данные относительной величины сверхструктурного сжатия, полученные для метастабильных фаз с составами Ti₁₁Ni₁₄, Ti₃Ni₄и Ti₂Ni₃, показывают, что возникающие в результате отжигов промежу- точные фазы обладают значительным сверхструктурным сжатием по сравнению со стабильными фазами. Важно отметить, что величина сверхструктурного сжатия в соединении Ti₂Ni более чем в два раза меньше чем в интерметаллиде NiTi (рис.4.3.3).

Концентрационные зависимости коэффициента упаковкидля со- единений бинарной системы Ti-Ni имеют немонотонный характер с ми- нимумом в области эквиатомного состава, если принимать в расчет структуру В2. В соединении NiTi плотноупакованная ромбическаяB19образуется из структурыВ2 в результате МП [42]. В соединениях сис- темы Ni-Nbот состава имеет сложный характер. В области эквиатом- ного состава соединение NiNb обладает высоким значением, заметно превышающим значениев TiNi с В19структурой.

В системе Ti-Nb образуется непрерывный ряд твердых растворов без образования интерметаллических соединений с полиморфным пре- вращением-фазы в-фазу при низких температурах [26]. Это находит отражение на монотонном изменении кристаллогеометрических пара- метров от концентрации (рис. 4.3.3).

Таким образом, интегральныйпараметр,характеризующийзаполне-ниепространствавэлементарных ячейках,показывает, что врассматри- ваемыхбинарныхсистемах имеет место различный характер изменениясилмежатомного взаимодействиявзависимостиот сортаобразующих сплав элементов.Так, в системе Ti-Ni сизменением концентрациипро- исходитследующаяпоследовательностьморфотропных превращенийA3E9₃B2D0₂₄A1 (TiTi₂NiTiNiTiNi₃Ni). Всис- темеNi-Nb:A1D8₅D0_aA2(NiNiNbNbNi₃Nb).

А.А. КЛОПОТОВ, А.И. ПОТЕКАЕВ, Э.В. КОЗЛОВ,

Ю.И. ТЮРИН, К.П. АРЕФЬЕВ, Н.О. СОЛОНИЦИНА, В.Д. КЛОПОТОВ

I II III

Рис. 4.3.3. Фазовые диаграммы (а), зависимости атомных объемов (б),относительной величины сверхструктурного сжатия (в) и коэффициентупаковки (г) от концентрации в соединениях систем:

I – Ti-Ni; II – Ni-Nb; III – Ti-Nb

ГЛАВА4

КРИСТАЛЛОГЕОМЕТРИЯ СТРУКТУР В СИСТЕМАХ TI-NI-ME

Резюме

Рассмотрены основные кристаллогеометрические параметры со- единений системы Ni-Ti, Ti-Nb и Ni-Nb. Установлено, что наличие или отсутствие сингулярных точек на фазовых диаграммах в бинарных сис- темах Ni-Ti, Ti-Nb и Ni-Nb находит отражение в поведении концентра- ционных зависимостей сверхструктурного сжатия и коэффициента за- полнения пространства.