ω-фаза имеет гексагональную ячейку с периодами а=4,60Å, с=2,82Å, отношение с/а=0,613; базис структуры (000, ±1/3 2/3z), значение z несколько различается в разных сплавах, но остается близким к ½. Ориентационное соотношение ω- и β-фаз:
(273)
(0001)ω || (111)β (274)
Из-за близости структур ω- и β- фаз возможно сопряжение фаз по всей поверхности частицы. Ю. А. Багаряцкий показал, что о.ц.к. решетка β-фазы, представленная в гексагональной системе координат, когда за ось с выбрано одно из направлений <111> кубической решетки, оказывается очень близкой к решетке ω-фазы по форме ячейки (с/а=0,6126), по величине периодов, если период аβ ~3,25 Å, и по числу атомов на ячейку (3 атома); различие только в положении внутренних атомов. Таким образом, для перестройки решетки β-фазы в решетку ω-фазы необходимы лишь смещения атомов внутри ячеек вдоль оси [111]β на расстояние, составляющее долю межатомного расстояния. Эти смещения можно представить как сдвиг соседних атомных рядов [111]β навстречу друг другу; можно также эту перестройку представить как движение навстречу друг другу соседних атомных плоскостей (111)β до их совмещения, тогда как каждая третья плоскость остается неподвижной. Удобной моделью перестройки β→ω является действие в о.ц.к. решетке продольной волны смещений с волновым вектором k=(2а√31), где единичный вектор в направлении [111]β.
Совершенно ясно, что описанные движения атомов при β→ω превращении не приводят к накоплению какой-либо макроскопической деформации, и никакого поверхностного рельефа, характерного для описанных ранее мартенситных превращений, в данном случае быть не должно. Однако имеются другие особенности превращения, которые позволяют предполагать кооперативный характер движения атомов и по этому главному признаку считать β→ω-превращение мартенситным: превращение идет при такой низкой температуре как 90 К, его не удается подавить самым быстрым охлаждением (например, 11000 град/с), оно полностью обратимо.
Особый интерес представляет превращения в интерметаллических β- фазах Юм-Розери (АuСd, CuAuZn2, NiTi, RuNb и др.). В объяснении полиморфного превращения этих интерметаллидов считается существенным упорядочение атомной структуры в исходной β-фазе (СsС1).
Связь между исходной структурой β-фазы и низкотемпературной ромбической структурой β"-фазы для АuСd показана на рисунке 132. В четырех соседних ячейках β-фазы структуры типа CsC1 выделяется тетрагональная ячейка типа СuАu (β'-фаза) .
Ромбическая базоцентрированная ячейка β" (4 атом/ячейка) получается сдвигом 1/6 [1–10]β в плоскости (110)β, Ориентационное соотношение
(110)β || (100)β''; (275)
(276)
Превращение идет как мартенситное с очень малым температурным гистерезисом (ΔT=AН-МН) порядка нескольких градусов, тогда как, например, в сплаве Fe-30% Ni ΔТ=400°С, движущая сила превращения 3-5 кал /моль вместо нескольких сот для сплавов на железной основе. Эти особенности объясняются очень малой деформацией решетки (для АuСd = 2 %, в Fe-сплавах~20% ).
Именно в сплавах такого типа Г. В. Курдюмов и Л. Г. Хандрос впервые наблюдали описанное выше термоупругое мартенситное превращение.
На этой основе в настоящее время разработаны сплавы, «запоминающие» форму.
Эффект запоминания формы состоит в том, что если при температуре ниже температуры начала превращения (МН) проволоку согнуть в спираль, то при нагреве выше температуры превращения (АН) спираль полностью разогнется. Обратный эффект – если проволоку свернуть в спираль при Т>AН, затем охладить и выпрямить при T<MH (т. е. в мартенситном состоянии), то при повторном нагреве выше АН проволока сама свернется в спираль. Техническое применение (температурные датчики) получил сплав нитинол – сплав никеля с титаном примерно равноатомного состава. Изменяя состав сплава, удается изменять температуру полиморфного превращения от -160 до +330°С. Общее объяснение эффекта запоминания формы состоит в том, что полиморфное превращение, которое идет мартенситным (т. е. сдвиговым) способом, подобно скольжению и двойникованию, является механизмом формоизменения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.