Діаграма стану та деякі параметри сплаву AgZn

1.4 Діаграма стану та деякі параметри сплаву AgZn.

Багато важливих характеристик, таких як розчинність, точки плавлення, розпаду, фазових перетворень, тощо, можна отримати з діаграми станів.

Відомо [24], що з більшістю легкоплавких металів срібло утворює складні діаграми стану з кількома проміжними фазами і значними областями твердих розчинів на основі срібла. Це такі системи, як AgAl, AgMg, AgLi, AgIn, AgZn, AgCd, тощо. Багато з цих сплавів вже знайшли застосування у промисловості.

Серед класифікації сплавів першим історично виділеним класом електронних сполук були фази Юм-Розері [33]. Це досить обширний клас металічних сполук, що утворюються в сплавах благородних та перехідних металів з простими та полівалентними, а в ряді випадків - і на основі полівалентних металів. Для цих фаз характерне певне число валентних електронів на атом і на початку вони виділені як співвідношення Юм-Розері (е/а = 3/2, 21/13, 7/4). Наявність таких фаз визначено і у AgZn.

Після того, як вперше була знайдена крива ліквідусу, ця система звернула на себе увагу з боку багатьох дослідників. Границі фаз в твердому стані встановлені рентгенографічними та мікроскопічними методами [1]. Діаграма, що зображена на рисунку 1, запозичена з [1]. Кристалічна структура b,g,e - фаз визначена в [25]. Температури чотирьох перитектичних реакцій та склад перитектичних розчинів становлять: 710^оС, 39,0%; 665^оС, 61,3%; 636^оС, 71,2%; 430^оС, 97,8%Zn.

Розчинність Zn в Ag визначалася рентгенографічно та мікроскопічно [1]. При 710^оС розчинність становить 32,1 ат.% (22,3 ваг.%) Zn. При температурах нижче 258^оС, коли a-фаза є в рівновазі з z-фазою, розчинність Zn в Ag значно зменшується: при Т=431^оС це 5%, а при 150^оС це 1 ат.%. Сплав з 33 ат.% Zn після холодної обробки зі значним ступенем деформації та відпалу при 100^оС має 2-фазну структуру.

При гартуванні невпорядкована b-фаза перетворюється в упорядковану b’-фазу з ОЦК-граткою, що при відпуску трансформується в стабільну гексагональну z-фазу. Перетворення bÛz супроводжується двократною зміною модуля пружності.

Ефект пам’яті форми виявлений в роботах [5, 26]. Було досліджене утворення термопружного мартенситу в Ag-38 ат.%Zn. З метою придушення виділень a-фази зразки після витримки 1-2 хв. При Т=700^оС, тобто на 5^оС нижче температури солідуса, загартовували в NaOH при 0^оС. Металографічні дослідження зразків після електрополірування виконувалися при збільшенні 200. При охолодженні сплаву з метастабільної b’-фази утворюється мартенсит в інтервалі від -160^оС до -180^оС. Температура початку оберненого перетворення становить -170^оС, кінця -150^оС. Мартенсит повністю термопружний і не спостерігається при Т=150^оС. Голчаті кристали мартенситу формуються в пакети, зростання яких відбувається за рахунок b’-фази. Мартенситні перетворення відбуваються лише у свіжозагартованому сплаві; після витримки при Т=20^оС b’-фаза розпадається. Пластинка завтовшки 0,5 мм з цього сплаву, що була зігнута в мартенситному стані на кут 90^о при нагріванні вище -160^оС повністю випрямлюється. Після повторення 2-3 циклів спостерігається явище, що пояснюється неповним зворотнім перетворенням деформованих мартенситних пластин [27].

Вивчені структурні перетворення в сплаві Ag-50 ат.%Zn [28]. Впорядкована b’-фаза починає перетворюватись в z-фазу після холодної деформації. Гексагональна структура z знову переходить в ОЦК, однак це відбувається за “дуже короткий час” [28]. z^о-фаза після холодної деформації та старіння при кімнатній температурі перетворюється в b’-фазу. У роботі [28] зроблений висновок про те, що b’-фаза в сплаві з 50 ат.%Zn рівноважна при кімнатних температурах.

Для двох структурних станів b’ і z-фаз сплаву AgZn еквіатомного складу експериментально досліджувались оптичні властивості в діапазоні спектру від 0,07 до 10 еВ [18]. Також розрахований зонний спектр і оптичні властивості b’-AgZn.

Структурне перетворення b’Ûz призводить до появи в оптичному спектрі нової смуги поглинання і супроводжується зміною кольору. В області (0,07 - 4 еВ) теоретичний і оптичний спектри співпадають. Природа змін кольору пов’язана зі зміною електронної структури.

Максимальна розчинність для AgZn: Ag в Zn-5, Zn в Ag 32,1 ат.% [29].

Рисунок 1. Діаграма станів AgZn

Фаза b має ОЦК-решітку (А2-структура, а=0,318 нм), b’-кубічна типу CsCl (В2-структура, а=0,311нм), z-гексагональну (а=0,76356 нм, с=0,28200 нм); g-кубічна типу g-латуні (а=0,9349 нм); e-гексагональна типу магнію (а=0,276 нм, с=0,430 нм, с/а=1,55-1,56) [30].

Сплав AgZn терпить кристалографічне перетворення В2-А2 без спотворення кристалічної гратки при Т=545^оС [34]. Цинк підвищує електроопір срібла сильніше, ніж Cd, але менше, ніж Mg, Al, Sn, As. Твердий a-розчин AgZn має механічні властивості, близькі до срібла [2].

Основні показники опору значним пластичним деформаціям:

НВ@25 кгс/мм (твердість по Брінелю);

s_В=14-17 кгс/мм (часовий опір);

Основні показники пластичності:

y=70-90% (відносне звужування після розтягу)

d=40-90% (відносне видовження після розтягу).

Більш детальні характеристики можна отримати в [24, 31, 32].