Быстрый поиск
|
|
|
|
|
Рис 1. Диаграмма состояния бинарного сплава Cu – Be (с содержанием Be до 12%);
1- исходный сплав Cu + 2,3%Be ; 2 – сплав
насыщенный Be до 2,7%.
|
|
Как видно из диаграммы, температура плавления чистой меди 1083°С (т. С на рис.1). При увеличении содержания бериллия температура
начала и конца затвердевания сплавов понижается, достигая минимума. На
диаграмме он соответствует 860°С и концентрации 5,25% Be (т. К
на рис.1) и лежит над однородной областью b-фазы. При дальнейшем
увеличении содержания бериллия температура начала и конца затвердевания сплавов
повышается.
В системе Cu – Be (с содержанием Be до 12%) имеются
фазы a, b, g. По Н.Х. Абрикосову,
фазы b и g(b') являются
единым бертоллидом (химическим соединением переменного состава), а сплав,
отвечающий химическому соединению CuBe, лежит за пределами области однородного
твердого раствора g (b') [2].
Фаза a представляет собой твердый
раствор Be в Cu, с максимальной растворимостью Be составляющей 2,7% при
температуре 866°С (т. В на рис.1). При этих условиях она имеет
гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку с периодом 3,566Å.
Растворимость Be с понижением температуры снижается, его значение изменяется по
кривым ВА и AL (см. рис.1), и при температуре эвтектоидного распада b фазы она равна 1,55% , при 350°С — менее 0,4%.
При 866°С в интервале
концентраций бериллия 2,75 - 4,2% по перитектоидной реакции между a-фазой и жидкостью образуется фаза b (
). Сплавы, содержащие от
2,75 до 4,2% (по массе) бериллия, имеют одинаковую температуру конца затвердевания
около 866°С (1139К) — линия BD соответственно. Микроструктура
этих сплавов после закалки с 840°С состоит из a+b фазы. При увеличении содержания бериллия температура
начала и конца затвердевания сплавов понижается. Минимальное значение (т. К на
рис.1), как указывалось ранее, достигается при температуре 860°С и концентрации 5,25% Be и лежит на диаграмме состояния над однородной
областью b-фазы. При этой концентрации температура начала и
конца превращения 
совпадают и оно
идет не в интервале температур, а при постоянной температуре. Если дальше увеличивать
содержание бериллия, то превращение снова идет в интервале температур и
температура начала и конца затвердевания сплавов повышается. Микроструктура
сплавов, содержащих от 4,3 до 8,4% (по массе) Be, после закалки с температуры
840°С состоит из одних кристаллов b. Фаза b выше линии AFG » 605°С (условно принятая средняя температура распада этой фазы) — неупорядоченный
твердый раствор бериллия в меди. Период его неупорядоченной
объемно-центрированной кубической решетки при содержании 7,2% Be и температуре
750°С равен 2,79Å.
При закалке с температуры 840°С сплавов с содержанием бериллия больше 8,4% , вплоть до 11%
микроструктура состоит из кристаллов b и g фазы. В гомогенной области g-фаза (в некоторых
источниках b'-фаза) содержит от 11,3 до 12,3% Be. Она представляет
собой упорядоченную фазу на основе интерметаллида CuBe с упорядоченной
объемно-центрированной кубической решеткой типа CsCl и периодом
2,69-2,7Å. Эта фаза получается при реакциях: выделение из b-фазы (
) в интервале
температур 605 - 870°С и концентраций 6 - 11%Ве — по линии FH; эвтектоидное
превращение b-фазы (
) при
температуре 605°С и концентрациях 1,5-11,5%Ве — AFG соответственно.
Ниже линии эвтектоидного равновесия (линия AFG на
рис.1), в интервале концентраций бериллия 0,2-11,5% (интервал L-N на рис.1
соответственно) идет реакция выделения: 
,
при которой из пересыщенной бериллием фазы a выделяется g-фаза с большим его содержанием.
В системе имеются перитектическое (2,75 –
4,2% Be) и эвтектоидное (1,5 – 11,5% Be) равновесия, при 866 и 605°С соответственно, имеются фазовые превращения типа растворение-выделение,
ввиду ограниченной растворимости Be в различных модификациях меди.
Теперь рассмотрим превращения, происходящие
конкретно в сплаве Cu + 2,3%Be (сплав №1 на рис.1).
В сплаве 1 со снижением температуры с 1000 до 980°С (т. S) не происходит никаких превращений
(область существования только жидкой фазы), дальше в интервале S-Q (980-875°С) идет кристаллизация из жидкости
кристаллов a-фазы, при этом состав жидкости
меняется по линии ликвидус, а кристаллов по солидус. Как видно из диаграммы,
при этом и жидкость и кристаллическая фаза обогащаются Ве, судя из характера
расположения этих линий, соответственно количество бериллия в центре кристалла
и на его поверхности различное, т.е. существует ликвация Ве как в объеме
сплава, так и по самой дендритной ячейке. В интервале температур Q-R (875-740°С) существует одна a-фаза, а после, при охлаждении примерно до 605°С (т. Y на рис.1), идет обеднение a-фазы бериллием по линии ВA и выделение b-фазы. При охлаждении ниже 605°С в выделявшемся доселе неупорядоченном
твердом растворе замещения b при
эвтектоидном превращении идет упорядочение — образование фазы g (b'):
атомы меди располагаются преимущественно в узлах решетки, а атомы бериллия — в
центре [1]. Хотя в реальном кристалле этот порядок точно не соблюдается: атомы
меди могут занять места бериллия и наоборот. Рентгенограммы g (b')
в системе Cu-Be выявляют линии сверхструктуры, которые отсутствуют у b-фазы. После прохождения эвтектоидной
реакции (
) в сплаве находится три
вида фаз: a-фаза, которая образовалась
при кристаллизации, a-фаза, которая образовалась
при эвтектоидной реакции из b-фазы, и g (b')-фаза,
которая также образовалась при эвтектоидном превращении. При дальнейшем
охлаждении в интервале 605-20°С идет
также обеднение a-фазы бериллием по
линии AL и выделение, дополнительно, g(b')-фазы.
2.2 Определение основных исходных данных.
Как видно из диаграммы состояния, в сплаве 1
(Cu+2,3%Be) в твердом состоянии происходит 2-а фазовых превращения. Это
растворение-выделение и эвтектоидное. Рассмотрим их:
·
при температурах, ниже 740°С (интервал R- U на рис.1) идут реакции выделения из a-фазы b и g-фазы:
;
·
при температуре 605°С (т. Y на рис.1) идет эвтектоидная реакция упорядочения b-фазы:
;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
