Впоследствии было обнаружено и другое важное и интересное явление — возрастание прочности металлических соединений при нагревании до температур, соответствующих 50—80% температуры плавления, тогда как у пластичных металлов и сплавов прочность при нагревании всегда уменьшается (фиг. 3).
Весьма заманчиво сочетать в одном сплаве особые физические свойства металлических соединений с высокой пластичностью металлов и их твердых растворов. В последнее время удалось достигнуть некоторых успехов в этом направлении. Был разработан метод замены эвтектики в сплавах металлом или полимером в твердо-жидком состоянии [53].
Полиморфными, как известно, называются металлы, которые в твердом состоянии при различных температурах (или давлениях) имеют разные кристаллические решетки. Температурным полиморфизмом обладают: бериллий, кальций, стронций, скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, иттербий, титан, цирконий, гафний, олово, уран, нептуний, плутоний, полоний, америций, марганец, железо, кобальт [50,54].
Интересен и важен вопрос о способах стабилизации тех или иных полиморфных модификаций в определенных условиях [55а-57].Основные параметры воздействия — термодинамические: давление, температура, концентрация. Влияние электромагнитных и корпускулярных воздействий на полиморфизм веществ пока совершенно не ясно. Влияние легирующих добавок других элементов на температуру и направление полиморфного перехода находится в корреляции с положением элементов-партнеров в периодической системе. Каких-либо количественных взаимосвязей здесь пока не установлено. Однако известно, что, как правило, элементы, расположенные направо от данного полиморфного металла, т. е. с большим атомным номером, стабилизируют его высокотемпературную форму.
Остановимся на эффектах полиморфизма и их техническом использовании.
Полиморфные металлы — титан, цирконий, гафний, скандий, железо, марганец и некоторые другие — несмотря на относительно высокие точки плавления, не обладают жаропрочностью при высоких температурах, так как при этих температурах полиморфных переходов кристаллическая решетка металла перестраивается и резко теряет способность сопротивляться воздействию внешних усилий. Именно поэтому жаропрочные сплавы на основе неполиморфного (мономорфного) никеля работают длительное время при температурах выше 900° С, а сплавы на основе указанных, хотя и более тугоплавких, но полиморфных металлов — лишь при 500—700° С.
Сказанное применимо и к оценке устойчивости металлов против рекристаллизации. Обработка многочисленных экспериментальных данных показала, что отношение температуры рекристаллизации к температуре полиморфного перехода никогда не превышает 0.7—0.9 и не зависит от температуры плавления [54]. Диаграмму рекристаллизации полиморфного металла следует рассматривать как совокупность диаграмм рекристаллизации каждой модификации, при этом низкотемпературная модификация всегда мелкозернистая, высокотемпературная — крупнозернистая [21, 54].
Важной особенностью полиморфных металлов, широко используемой в технике, является различная способность их модификаций растворять другие элементы.
В последние годы разработана и начинает внедряться в промышленность термомеханическая обработка. При этом способе обработки упрочнение создается суммарным влиянием пластической деформации и полиморфного превращения.
Наличие у модификаций полиморфного металла различных значений физических свойств (электросопротивление, термическое расширение, магнитные свойства, термоэмиссия, сверхпроводимость и т. д.) дает возможность создавать сплавы с заданными физическими свойствами на основе этих металлов [50, 54, 58-63].
Девять полиморфных металлов — титан, цирконий, гафний, торий, уран, таллий, олово, лантан и ртуть — принадлежат к сверхпроводникам. Каждая полиморфная модификация имеет свою критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние. Любопытно, что высокотемпературные модификации имеют более высокую температуру перехода, чем низкотемпературные модификации [4].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.