C

превращений при ИПД сплава сохраняются условия DG > 0 и Q > 0, то к нему можно применять диффузионное описание с эффективными микропараметрами 4 и ф, поскольку вид предельных кривых распределения состава слабо меняется при вариации термодинамических свойств сплава, 2) зависимость свойств сплава, чувствительных к виду распределения состава от состава образцов, имеет универсальный характер, не связанный с термодинамическими особенностями сплава и деталями процесса ИПД. Последнее утверждение имеет экспериментальное подтверждение в Табл.1. Действительно, энтальпия смешения сплава титан-никель отрицательна, а у сплава титан-медь она положительна. Тем не менее, зависимости фазового состава от химического состава образцов имеют одинаковый вид: широкую область сосуществования твердого раствора на основе медленной компоненты (титан) с «рентгеноаморфной» фазой и узкие области сосуществования твердого раствора на основе подвижной компоненты (никель, медь) с «рентгеноаморфной» фазой.

Обработка экспериментальных зависимостей фазового состава образцов

от их химического состава

В основу обработки положена модель трехзонного наноструктурного сплава и границы смены фазовых составов, зафиксированные в Табл.1.

Рис. 3. Схема построения объемных долей фаз трехзонного наноструктурного сплава как функции химического состава образца.

НаРис.3

показаны границы интервалов составов

0X1существования

неоднородных

твердых растворов титана в матрице никеля (или меди) CNiCu и никеля (или меди) в матрице титана CNi Cu . На этом же рисунке показаны графики предельных кривых распределения состава для образцов с различными химическими составами. Ниже значения концентрации CNiCu лежит участок кривой распределения состава

CNiCu (X, C NiCu ) , которому соответствует неоднородный твердый раствор никеля (или

Таблица 2. Результаты численного решения обратной задачи для системы Ti-Cu.

Результаты для системы Ti-Ni были получены по упрощенной методике и имеют несколько иной вид. Границы областей существования пересыщенных твердых растворов: CNi =(13.9 14.3)ад .% Ni, CN = (69.8 71.0) ад .% Ni. Безразмерная разность

меди) в титане. Выше значения концентрации C Ni Cu лежит участок этой кривой,

расположенный в области твердого раствора титана в никеле (или меди). Между ними расположена часть кривой распределения состава, проходящая в области сверхпересыщенного твердого раствора, являющегося «рентгеноаморфной» фазой. Отрезки на оси X, заданные координатами точек пересечения кривой распределения состава с границами областей существования твердых растворов, численно равны долям соответствующих фаз.

Зависимость предельных кривых распределения состава от среднего состава сплава (состава образцов) в области высоких и низких содержаний подвижной компоненты имеет качественно различный вид (см. Рис.2), что объясняет наблюдаемую асимметрию областей сосуществования твердых растворов с «рентгеноаморфной» фазой (см. Табл.1).

Слабая вариация вида семейства предельных кривых распределения состава при изменении термодинамических свойств сплава создает благоприятную возможность для количественной обработки данных Табл. 1 на основе численных решений уравнений диффузии (1), (2) с зависимостями подвижностей от состава вида (4), (5). Результатом обработки является определение значений величин CNiCu , CNiCu , Ф и Т по четырем

составам образцов, когда происходит смена фазовых составов для систем Ti-Cu (7 ГПа) и Ti-Cu (5 ГПа). При обработке задавались коридоры порога чувствительности рентгеноструктурного анализа к «рентгеноаморфной» фазе и твердым растворам, равные в долях фаз (0.2-0.3) и (0.03-0.07) соответственно. Эти коридоры и шаг составов образцов, заданный в эксперименте [2], позволяют сформировать четыре окна в плоскости (доля фазы-состав образца). Методика определения параметров семейства кривых распределения состава ф и Т, и величин CNiCu , CNiCu , при которых доли фаз и

составы образцов ложатся в сформированные окна, здесь не приводится из-за своей громоздкости. Результаты решения обратной задачи для системы титан-медь приведены в

Табл.2

парных атомных потенциалов, равная произведению 4 хф, лежит в интервале значений:

2Z (Фт,т-Ф nim )/kT = (1.0 * 3.7).

При решении обратной задачи обнаружено, что титан - медленная компонента, а никель и медь - подвижные компоненты диффузионных пар. Атомная асимметрия парных потенциалов имеет значения, превышающие величину энергии смешения для системы титан-медь, а для системы титан-никель ее значение только на порядок ниже тепловой энергии, приходящейся на одну степень свободы при комнатной температуре. Эти результаты хорошо согласуются с соотношением атомных радиусов сплавов: Ni - 1.245, Cu - 1.28 и Ti - 1.49 нм. Значения относительной энергии смешения, полученные для сплава Ti-Cu, меньше 4. Крупнозернистые сплавы титан-медь при комнатной температуре имеют ограниченную область растворимости, т.е. для них 4 > 4. Меньшее значение относительной энергии смешения компонент для механоактивированного сплава можно связать с понижением координационного числа и величины парных потенциалов атомного взаимодействия в ходе перестройки структуры, сопровождающей ИПД. Этот факт представляется естественным, учитывая значительные концентрационные микроискажения решетки пересыщенных сплавов с большой разницей атомных радиусов компонент [1].

Полученные результаты позволяют провести интерпретацию фазовых превращений, сопровождающих механоактивацию спллава Co75Ti25. При механосплавлении порошков кобальта и титана наблюдались циклические структурно-фазовые превращения, в ходе которых периодически сменяют друг друга магнитная и «рентгеноаморфная» фазы [13]. Это превращение находит свое объяснение на основе трехзонного наноструктурного сплава с изменяющимися долями фаз. Вариация соотношения долей фаз вызывается периодическим изменением направления потока вакансий относительно системы зерен в ходе ИПД. При изменении направления потока вакансий кривая распределения состава колеблется вокруг однородного распределения, соответствующего среднему составу, между двумя полярными распределениями. Условием периодического появления значительных количеств магнитной фазы (твердого раствора титана в матрице кобальта) является положение границы области существования твердого неоднородного раствора титана в кобальте, близкое к среднему содержанию кобальта в образце 75 ат.% Co. Это согласуется с полученной выше границей области существования твердого неоднородного раствора титана в матрице никеля ~ 71 ат.% Ni. Системы Ti-Co и Ti-Ni являются термодинамическими аналогами, причем атомные радиус никеля и кобальта практически равны: 1.245 и 1.248 нм, соответственно. Следует ожидать,