книги из ГПНТБ / Лившиц Б.Г. Высококоэрцитивные сплавы на железоникельалюминиевой основе

NI

помощью иммерсионной оптики (увеличение до 4000 раз). Иссле­ дованы равновесные состояния сплавов при температурах от 750 до 1350° через каждые 100°. Сплавы после соответствующей длительной выдержки при

данной температуре закали­ вались в соляном растворе. Время выдержки при терми­

Эти работы внесли существенные изменения в диаграмму, по­

строенную Бредли и Тейлором. Вместо трех фазовых областей

чрезвычайно узкой, но от 950 до 750° очень быстро расширяется. Составы Р- и р2-фаз почти одинаковы при 1050° и сильно разли­ чаются при 750°, а именно 89% Fe, 4% Ni, 7% Al (Р) и 13% Fe, 45% .Ni, 42% Al (p2). Последний результат довольно близко под­

ходит к данным , полученным авторами [55, 56].

В 1951 г. О. С. Иванов [34] подверг проверке свою первую

политермическую диаграмму [55]. По данным измерения физичеких свойств, микро- и рентгеноструктурного исследований спла­ вов в отожженном и закаленном состояниях, а также изучения

их расширения и электросопротивления при нагреве и охлажде­ нии автор построил два политермических взаимноперпендикуляр­ ных разреза диаграммы Fe—Ni— Al-системы по лучу Fe—NiAl (рис. 10) и по лучу 50% (атомн.) Fe (рис. 11).

20

Первая из этих диаграмм подтверждает, что р + 02-область подходит при низких температурах почти вплотную к соедине­ нию NiAl и отрицает предположение Даннеля [60] и результа­ ты работ Бредли [33, 58] о распространении этой области до по­ верхности солидус (высокотемпературный пик на рис. 9). Со-

Рис. 12. Пространственная диаграмма системы Fe — Ni—Al (О. С. Иванов)

гласно О. С. Иванову, наблюдается непрерывный переход неупо­ рядоченной 0-фазы в упорядоченную р2-фазу, и поэтому нет не­ обходимости объяснять наличие минимума на поверхности лик­ видус существованием четырехфазного равновесия ж + Р^

иРг.

Вторая диаграмма дает понятие о характере равновесия гра­ нецентрированной a-фазы с Р + Рг-фазамй. Из диаграммы вид­ но, что область существования a-фазы (а + р-j-Рг-область)

близко подходит к области р + р2 при высокой температуре и не­ прерывно отступает от нее при понижении температуры к более низкому содержанию алюминия. При этом a-фаза превращается

22

не подтвердилось. Рассмотренные данные, а также проведенное автором дополнительно обстоятельное исследование большого количества сплавов позволило построить новую уточненную про­ странственную политермическую диаграмму системы Fe — Ni — Al (рис. 12) для практически важной области сплавов. На осно­ вании этой диаграммы автор приходит к выводу, что промышлен­ ные сплавы алии (AHI, АН2, АНЗ) имеют только одно превра­ щение в твердом состоянии, а именно Рг-^ Р + РгАвтор отмечает также, что построенная диаграмма не отвечает полностью усло­ вию равновесия. При низких температурах она характеризует состояние сплавов, достигнутое при скорости охлаждения 10о/час, но в области температур выше 700° практически отвечает усло­ вию равновесия.

СИСТЕМА ЖЕЛЕЗО — КОБАЛЬТ — НИКЕЛЬ - АЛЮМИНИЙ

Несмотря на широкое применение в промышленности наряду с алии также сплавов на Fe-Ni-Al-основе с кобальтом и медью (алнико и магнико), до последнего времени не было установлено не только пятерной, но и четверной диаграммы системы Fe —

Со — Ni — Al. В литературе имелись только отдельные разроз­ ненные данные о структуре этих сплавов в равновесном состоя­ нии [61]. Поэтому большое научное и практическое значение

имеет исследование О. С. Ивановым в 1952 г. диаграммы фазо­ вого равновесия системы Fe — Со — Ni — Al в области концент­ раций, где располагаются высококоэрцитивные сплавы. Автором построены три пространственные политермические диаграммы

и соответственно ограничивающие ее справа и слева р2- и p-обла­ сти твердых растворов. Из рис. 13 видно, что р + р2 область не­ прерывно суживается при переходе от луча Fe — NiAl к лучу

Fe — CoAl. Куполообразная поверхность, замыкающая р + р2-об- ласть со стороны высоких температур, опускается по мере удале­

ния от луча Fe—NiAl и приближения к лучу Fe — CoAl.

Политермическая диаграмма второго разреза, соответствую­ щая равным содержаниям кобальта и никеля (рис. 14), похожа на политермическую диаграмму системы Fe — Ni — Al, но так как половина содержания никеля заменена кобальтом, а-область ограничена меньшими содержаниями алюминия. Кроме того, при

низких температурах наблюдается значительное расширение Р4~ Ра-области в направлении линии постоянного содержания же­ леза в той ее части, где наблюдается продукт реакции а-> Р + р2-

. 23

Рис. 13. Пространственный разрез диаграммы системы Fe — Со — Ni— Al по плоскостям Fe — CoAl — NiAl (О. С. Иванов)

.£00°

Рис. 14. Пространственный разрез диаграммы системы Fe —Со—Ni — Al, соответствующий равным содержа­

ниям Со и Ni (О. С. Иванов)

24

Полное взаимное растворение р и р2-фаз наблюдается в интер­ вале 850—900°.

На политермической диаграмме разреза с 50% (атомн.) Fe (рис. 15) в равновесии находятся те же три фазы а, р и Рг. Здесь имеются также три поверхности, отделяющие однофазные обла­ сти а и р,2 от двухфазных а+р,2 и р-|-В2, и две поверхности а3т3т'3а3 и Ь3т3т'3Ь, между которыми находится трехфазная об­ ласть а + Р + р2. Линия п'3п"3 представляет собой ребро на гра­ ничной поверхности, разделяющей а- и (а Р,2) -области, кото­ рое имеется также на аналогичной поверхности в системе Fe —

Ni —Al.

Изотермические разрезы существенно дополняют наши пред­ ставления о практически наиболее важной области системы Fe — Со —Ni —Al. На разрезе при 500° (рис. 16) кривая атс есть ли­ ния пересечения граничной поверхности Р,2 /(р + Р2) с граничной поверхностью р,2/(а + р,2). Область трехфазного равновесия а-|- + р + р2 заключена между тремя поверхностями, образованны­ ми тремя семействами конод, концы которых скользят по трем

парам кривых Ьп — ат, Ьп — ст и ат — ст. Составы р- и р2фаз становятся равными в точке т.

Разрез при 800° (рис. 17) отличается большей взаимной рас­ творимостью р- и Рг-фаз. Поэтому р+Вг-область уже не достига­ ет тройной системы Fe — Со — А1, и накрывающая ее поверхность имеет вершину внутри тетраэдра.

В разрезе при 1000° область р-|-р2 уже отсутствует и диа­ грамма имеет вид, представленный на рис. 18.

Из рассмотренных данных автор делает два важных вывода: 1) в области высококоэрцитивных сплавов системы Fe —

2) промышленные сплавы алнико и магнико при высоких тем­ пературах (1000°) представляют смесь а- и р2фаз, а при низких температурах стремятся перейти в двухфазное состояние р + Р? путем двух реакций а-^р + Рг, Рг-^Рг + Р-

Следует, однако, отметить, что распространение этих выводов на сплавы, содержащие медь (магнико), является до некоторой степени произвольным. Этим возможно объясняется отличие дан­ ных цитируемой работы о равновесном фазо-вом состоянии спла­

ва магнико от данных более раннего исследования, проведенного

А. С. Займовским и Л. М. Львовой [61]’. В последней работе ука­ зывается, чю в условиях равновесия данный сплав состоит из трех фаз: а, р и Рг. При этом a-фазе приписывается значитель­

ное участие в процессах, приводящих к высокой коэрцитивной

силе.

К сожалению, пока не установлена не только диаграмма систе-

1 Цитируется по [62].

25

1200

1000

1300 ■

Al, °/o (атомн.)

Рис. 15. Пространственный разрез диаграммы системы Fe — Со — Ni — Al, соответствующий 50% (атомн.)

Fe (О. С. Иванов)

500°

tV

Рис. 1G. Изотермическое сечение диаграммы си­ стемы Fe — Со — Ni — Al при 500° (О. С. Иванов)

26

Рис. 17. Изотермическое сечение диаграммы си­ стемы Fe —Со —Ni —А1 при 800° (О. С. Иванов)’

Рис 18 Изотермическое сечение диаграммы си-

темы Fe —Со —Ni —А1 при 1000°( О. С. Иванов)

27