Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Кривые намагниченность насыщения — температура

Намагниченность насыщения ферромагнитной фазы уменьшается с повышением температуры. Сначала она уменьшается медленно, затем вблизи точки Кюри очень быстро. При охлаждении от температуры выше точки Кюри происходит обратное превращение без термического гистерезиса. Изменение состава ферромагнитной фазы обычно приводит к изменению намагниченности насыщения при данной температуре и точки Кюри, хотя в исключительных случаях обе эти величины могут оставаться постоянными.

Если растворимое вещество снижает намагниченность насыщения, то при увеличении его содержания в сплаве намагниченность может стать равной нулю и фаза перестает быть ферромагнитной; так бывает в никелемедных сплавах. Однофазный сплав может стать неферромагнитным в результате снижения точки Кюри ниже комнатной температуры, но в этом случае при достаточно низких температурах он, конечно, будет ферромагнитным.

В смеси ферромагнитной и неферромагнитной фаз положение точки Кюри остается постоянным при изменении их количественного соотношения. Намагниченность насыщения такой смеси является линейной функцией количества присутствующей ферромагнитной фазы. Если сплав содержит две ферромагнитные фазы, то должны быть две точки Кюри и кривая может быть получена наложением кривых для двух фаз в том соотношении, в котором они находятся в сплаве.

Рассмотрим применение магнитного метода при построении диаграмм состояния для случая, когда в сплаве присутствуют две фазы: -фаза — ферромагнитная и -фаза — неферромагнитная. Если превращение происходит между

температурами то кривая должна круто падать в этом температурном интервале. Спад кривой вообще в этом случае должен быть более крутым, чем для точки Кюри одной ферромагнитной фазы. Если магнитные измерения производятся очень медленно, так что все время поддерживается состояние равновесия, то температуры укажут положение границ областей для данного сплава. Однако обычно этого не бывает, и превращение не происходит при истинных температурах равновесия, так что при охлаждении обратное превращение произойдет при более низких температурах: начнется при и закончится при Это и дает возможность различить температуру фазового превращения и точку Кюри, так как все фазовые превращения в твердом состоянии практически имеют некоторый температурный гистерезис, в то время как точка Кюри его не имеет.

Рис. 164. Зависимость намагниченности насыщения от температуры для фазового превращения из ферромагнитной в неферромагнитную фазу: нагрев , охлаждение —

Как было показано Пиклесом и Саксмитом в их работе по исследованию границ фазовых областей железоникелевых сплавов [189], богатые железом железо-никелевые сплавы содержат две фазы: -фазу, ферромагнитную при любом содержании никеля, и -фазу. Фаза? становится ферромагнитной при комнатной температуре при содержании примерно 25% и имеет точку Кюри повышающуюся при увеличении содержания никеля. Пиклес и Саксмит исследовали условия равновесия в этих сплавах сравнением кривых намагниченность насыщения — температура для однофазных -сплавов и для сплавов, выдержанных в течение длительного периода при низких температурах. Изменение формы этих кривых показывало, что сплавы распадаются на две фазы. Образование у -фазы приводило при комнатной температуре к снижению намагниченности насыщения, а присутствие остаточной -фазы вызывало появление изгиба на кривой соответствующего точке Кюри -фазы. В сплавах с низким содержанием никеля при закалке с 850° вся образующаяся -фаза превращается в -фазу и намагниченность насыщения после отжига и закалки заметно не отличается

от намагниченности неотожженного сплава. Эти сплавы были исследованы в магнитометре при высоких температурах при продолжительном отжиге, в течение которого наблюдалось снижение намагниченности насыщения из-за выделения у-фазы. Между сплавами, обнаружившими и не обнаружившими изменения намагниченности насыщения после отжига при всех температурах, были проведены границы фаз.

Этот метод оказался сравнительно нечувствительным особенно при низких температурах, и в более поздних исследованиях Хозелица и Оаксмита [190] и Хозелица [191] был применен более усовершенствованный метод. Он позволяет одновременно обнаружить обе границы фазовой области, а также дает возможность проследить скорость приближения к равновесию. Экстраполяцию на равновесное состояние делают по данным ряда отжигов различной продолжительности.

Рис. 165. Зависимость температуры магнитного превращения (-фаза) и точки Кюри -фаза) от содержания в сплавах (Хозелиц Саксмит)

Сплавы сначала были отожжены при 1000°, затем закалены в воде с последующим охлаждением до —180°. Превращение при быстром охлаждении имело мартенситный характер, и эта обработка приводила все сплавы в однофазное состояние имела место -фаза, а при большем его содержании образовывалась -фаза).

Температура превращения для -сплавов на рис. 164) и точка Кюри для -сплавов наносились затем в зависимости от состава, как показано на рис. 165. Если сплав соответствующий двухфазной области, отжечь до достижения равновесия, то на кривой о — будут два изгиба: один соответствует точке Кюри 7 -фазы, другой — в результате потери ферромагнетизма из-за -превращения. Примеры таких кривых, взятые из оригинальной статьи, приведены на рис. 166. Кривая I представляет собой зависимость для сплава, отожженного в течение 18 дней при 525°. Начиная с 140° и выше кривая соответствует чистому -сплаву; состав -фазы может быть определен по температуре, при которой намагниченность падает до нуля. Кривая II построена по разности между

значениями точек кривой и экстраполированной кривой для однофазного -сплава, показанной мелким пунктиром; она получается в результате существования составляющей у с точкой Кюри около 140°. Следовательно, состав -фазы, находящейся в равновесии -фазой, можно также определить на рис. 166; это определение не будет точным, так как точка Кюри выражена нерезко. Однако в частном случае железоникелевых сплавов состав -фазы может быть точно определен при охлаждении отожженного сплава до температуры жидкого воздуха. При этом у - фаза превращается в -фазу того же состава и кривая получается такая, как показано на рис. 166 (поз. III).

Рис. 166. Кривые намагниченности насыщения сплава, содержащего 16% после отжига 18 дней при -разность между значениями точек кривой и данными экстраполяции Для однофазного -сплава; III — сплав отожжен, затем охлажден до в течение 48 час. для превращения -фазы в -фазу того же состава (Хозе-лиц и Саксмит)

Первое плавное падение соответствует температуре превращения фазы, богатой никелем, и ее легко точно определить из рис. 165. Затем кривая идет так же, как и кривая отсюда можно определить состав а- и -фаз, находящихся в равновесии при данной температуре.

Намагниченность насыщения также позволяет определить количественное содержание двух фаз, и при очень медленном процессе для исследования механизма и скорости данного процесса можно применить кинетический метод. При этом методе относительные количества и составы двух фаз определяются

после термической обработки различной продолжительности, а результаты экстраполируются на бесконечное время, чтобы получить данные для состояния истинного равновесия.

Применение этих же общих принципов к исследованию магнитными методами тройных систем и широкий обзор сплавов были сделаны Саксмитом [192]. Он нашел, что изменение магнитных свойств каждой фазы имеет свои характерные черты и фазовое превращение можно проследить, наблюдая намагниченность насыщения.

Магнитный анализ может также быть применен для определения границ фаз в системах, где ни один из компонентов неферромагнитен, но где существуют промежуточные ферромагнитные фазы.

Гилло [193], используя описанные принципы нанесением намагниченности насыщения и значения точки Кюри в зависимости от состава, построил диаграммы состояния систем марганец— сурьма, марганец — мышьяк, марганец—висмут и марганец— олово.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление