CC BY
13
УДК 669.011.17
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Co-Cr-Ni Г.П. Жмурко, Е.Г. Кабанова, В.Н. Кузнецов, А.В. Леонов
(кафедра общей химии; e-mail: [email protected])
Комплексом методов физико-химического анализа построено изотермическое сечение системы Co-Cr-Ni при температуре 800°С. Изотермическое сечение характеризуется обширной областью у-твердого раствора на основе кобальта и никеля. Область гомогенности о-фазы достигает 18 ат. % Ni и направлена к составу Ni40Cr60. Глубина проникновения £-фазы с ГПУ-структурой составляет не более 10 ат.% Ni.
Настоящая работа посвящена исследованию фазовых равновесий и определению области стабильности а-фазы в тройной системе Со-Сг-№ при 800°С. Сплавы данной системы используются для создания жаропрочных материалов. Двойные системы, составляющие данную тройную систему, изучены достаточно подробно [1-3]. В отличие от систем Со-N1 и Сг-№, в системе Со-Сг помимо твердых растворов на основе компонентов ф-фазы на основе ОЦК-хрома, у- и е-фаз на основе ГЦК- и ГПУ-кобальта) реализуется промежуточная у-фаза с широкой областью гомогенности.
Фазовые равновесия в системе Со-Сг-М изучали в работах [4-6]. Изотермические сечения при температуре 1200°С, построенные с помощью методов рентгенофазового анализа и оптической микроскопии [4], а также метода диффузионных пар [5], отличаются друг от друга величиной и формой области гомогенности а-фазы, а также положением трехфазной области у+Р+а. В работе [6] методом локального рентгеноспектрального анализа при температурах 840, 1000, 1150 и 1200°С были установлены границы а-фазы с ГЦК-твердым раствором.
В настоящей работе было построено изотермическое сечение системы Со-Сг-№ при температуре 800°С. Для изучения фазовых равновесий в системе было синтезировано 18 сплавов, составы которых располагались вблизи предполагаемой области гомогенности у-фазы. Сплавы выплавляли в электродуговой печи в атмосфере очищенного аргона, а затем отжигали при температуре 800°С в течение 1200 ч с последующей закалкой в холодную воду.
Фазовый состав полученных образцов определяли методом рентгенофазового анализа, который проводили на дифрактометре "ДРОН-4" на монохроматизиро-ванном излучении СоКб. Расшифровка и интерпретация полученных рентгенограмм проводились с помощью пакета программ 8ТОБ. Микроструктуру спла-
вов изучали на микроскопе "Versamet-2" при увеличении 150-600 раз. Составы, находящихся в равновесии фаз определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа "JSM-820" ("JEOL") с энергодисперсионной приставкой "AN 10/85S" ("LINK").
Результаты проведенный исследований позволили построить изотермическое сечение системы Co-Cr-Ni при 800°С (рисунок). В таблице представлены составы находящихся в равновесии фаз. Изотермическое сечение характеризуется обширной областью у-твердого раствора на основе кобальта и никеля. Со стороны системы Co-Cr в тройную систему проникают две фазы: гексагональная плотноупакованная е и а-фаза. Область гомогенности а-фазы простирается до 18 ат.% Ni и направлена к составу Ni40Cr60, который соответствует метастабильной а-фазе системы Ni-Cr [3]. Глубина проникновения е-фазы составляет не более 10 ат.% Ni.
Ml DC
Изотермическое сечение системы Со-Сг-№ при температуре 800°С. Коротким пунктиром показаны определенные в настоящей работе коноды
Результаты микрорентгеноспектрального анализа сплавов системы Co-Cr-Ni
Номер образца Состав сплавов по шихте, ат. % Состав фаз, ат.% Фаза
Ni Co Cr Ni Co Cr
1 5 45 50 4,9 42,7 52,4 а
7,5 54,5 38,0 ГПУ
10 10 15 75 15,0 20,2 64,8 а
11 5 20 75 7,0 25,6 67,4 а
17 20 70 10 42,3 19,8 37,9 ГЦК
3,2 2,1 94,7 ОЦК
18 15 30 55 28,1 35,4 36,5 ГЦК
12,9 29,3 57,8 а
Положение трехфазной области у+Р+а на изотермическом сечении установлено по направлению ко-нод двухфазных областей у+а, Р+а и у+Р и соотношению интенсивностей репернык линий на рентгенограммах трехфазных образцов, а положение треугольника е+у+а - по рентгенофазовому анализу образцов состава Со45Сг50№5 и Со50Сг45№5. В сплаве Со45Сг50№5 присутствуют фазы с ГПУ- и а-струк-турой, а в образце Со50Сг45№5 - с ГЦК- и а-струк-турой. Составы этих двух образцов лежат очень
близко друг к другу, поэтому возможное положение треугольника, соответствующего равновесию £+у+а, ограничено очень узким интервалом концентраций. Твердый раствор на основе хрома, согласно литературным данным по двойным системам Со-Сг и Сг-N1 [1, 3], имеет очень незначительную область гомогенности. Положение границ двухфазной области у+а, определенное в настоящем исследовании, находится в хорошем согласии с данными работы [6] для 840°С.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ishida K., Nishizawa T. // Bull. of Alloy Phase Diagrams. 1990.
11. P. 357.
2. Massalski T.B. // Binary alloy phase diagrams. Ohio: American
Society for Metals, Metal Park. 1986.
3. Nash P. // Bull. of Alloy Phase Diagrams. 1986. 7. P. 465.
4. Rideout S.P., Manley W.D., Kamen E.L., et al. // Trans. AIME.
1951. 191. P. 872.
5. Zhanpeng J. // Scand. J. Met. 1981. 10. P. 279.
6. MorizotC., Vignes A. // Mem. Sci. Rev. met. 1973. 70. P. 857.
Поступила в редакцию 07.05.07
PHASE EQUILIBRIA IN THE Co-Cr-Ni SYSTEM G.P. Zhmurko, E.G. Kabanova, V.N. Kuznetsov, A.V. Leonov
(Division of General Chemistry)
The isothermal section of the Co-Cr-Ni system at 800°C is plotted using metallograpy, XRD and EPMA. That is characterized by wide field of cobalt and nickel based y solid solution. The homogeneity region of the o phase is as much as 18 at.% Ni and is directed to Ni40Cr60 composition. The penetration depth of the hcp e phase does not exceed 10 at.% Ni.
