Способ получения диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов

,801-206664 1 Ю 25/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ТЕТ СССРИ ОТНРЫТЮ ТЕНИЙ вс;,. юдуИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ берти Л. Фи 1978, с.2(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН ТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕН(71) Ордена Трудового Красного Зн меня всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторски и технологический институт источников тока и Харьковский государственный университет(56) Даниэльс Ф Олзи ческая химия.М.3 Мир 5- 80.Векшенский С,А, Новый метод ме таллографического исследования спл вов. М.-Л,: Гостехиздат, 1944, с.68-89, 145"165.(57) Изобретение относится к физико-химическому анализу фазовых равновесий двухкомпонентных систем.Цель изобретения - упрощение.и ускорение способа. получения диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов.На инертную подложку конденсируютчистые компоненты испытуемой системы, испаряющиеся в вакууме от двухлинейных источников, расположенныхпараллельно один другому в плоскости, параллельной поверхности подложки. Нагрев и охлаждение подложкипроизводят одновременно с двух противоположных сторон ее в направлении,перпендикулярном направлению располо"жения линейчатых источников. Подложку с одной стороны нагревают до температуры плавления более тугоплавкого компонента, а с противоположной поддерживают при комнатной температуре для установления термодина"мического равновесия.:2 ил.45 50 55 Изобретение относится к физико- химическому анализу фазовых равно,весий двухкомпонецтных систем и может быть использовано для получения фазовыхдиаграмм состояния двухкомпонентных сплавов в металлофиэике, физической металлургии, металловедении и физике твердого тела.Цель изобретения - упрощение и ускорение способа получения диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов.На фиг,1 изображена схема для осуществления способа, на которой представлено относительное расположение элементов при получении диаграммы состояний: на фиг.2 - диаграмма состояний.На схеме (фиг,1) показаны под-ложка 1, нагреватели 2, термопары 3, датчики 4 определения толщины, испарители 5 чистых компонентов, испаритель 6 углерода. Векторами С и Т обозначено направление изменения концентраций и температуры соответственно. Температура определяется в отдельных точках с помощью дифференциальных хромель-алюминевых термопар, приваренных к обратной стороне подложки.Способ .осуществляется следующим образом.На инертную подложку 1 конденсируют чистые компоненты испытуемой системы, испаряющиеся в вакууме от двух линейчатых источников, расположенных параллельно один другому на расстоянии Ь в плоскости, параллельной поверхности подложки. Нагреватели 2 располагаются с двух противоположных сторон подложки параллельно друг другу и перпендикулярно по отношению к испарителям 5. Такое относительное расположение испарителей 5 и нагревателей 2 обеспечивает взаимоперпендикулярное распределение на поверхности подложки концентраций компонентов испытуемой системы от градиента темпрературы, т.е. построение ее диаграммы состояний.МКонцентрация компонентов в пленке изменяется от одного чистого компонента до другого, реализуя весь набор составов для сплавов двухком- понентной системы. Контроль за получаемыми концентратами в процессе конденсации производят с помощью кварцевых резонаторов, определяющих количество конденсируемых. компонен 5 10 15 20 25 30 35 40 тов. Подложку с одной стороны нагревают до температуры плавления бо-лее тугоплавкого компонента, а с противоположной поддерживают при комнатной температуре для установления термодинамического равновесия. Созданный на подложке градиент темпера-. тур включает температуры ликвидуса и солидуса всех наборов сплавов двухкомпонентной системы. По достижении термодинамического равновесия устанавливается определенное распределение фаэ, зависящее от состава (концентраций) и температуры 1 в данном месте подложки,Визуально обнаруживаются границы между областями с различным фазовым составом, положения которых соответствуют диаграмме состояний изучаемой двухкомпонентной системы.. Реализация способа иллюстрируется получением диаграммы состояний системы сплавов висмут - олово, В качестве подложки используют прямоугольную пластину из нержавеющей стали, По ширине пластины параллельно один другому устанавливают нагреватели в виде медных блоков с цилиндрическими полостями по оси, Через один из блоков пропускают воду для охлаждения одной из сторон подложки до комнатной температуры.Другой блок нагревают посредством электрической спирали, проходящей через полость, блока, до температуры плавления В - более тугоплавкого компонента в данной системе. К тыльной стороне подложки приваривают хромель-алгомелевые термопары для контроля, температуры. Истбчники в виде двух линейчатых тайталовых лодочек, содержащих особо чистыеВх и Яп (99,9999 вес,7), устанавливаются на одинаковом расстоянии отподложки при взаимно перпендикулярном расположении осей нагревателейи источников. Для предотвращениявзаимодействий Бп и Вь с материаломподложки на последнюю предварительно наносят аморфную углероднуюпленку распылением в вакууме от испарителя 6 (фиг.1) толщиной 20-30 нм,Испарение чистых компонентов Бп и Вь осуществляется при разрежении-Г -,910 - 10 мм рт.ст созданном безмасляной системой откачки. Послезавершения конденсирования металловвдоль подложки создается градиенттемператур от 300 до 600 К и под1206664. позволяют визуально наблюдать состояния, отвечающие и согласующиеся сдиаграммой состояния данной системы. Способ получения диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов, включающий испарение в вакууме чистыхкомпонентов испытуемой системы из1 О линейчатых источников, расположенных параллельно один другому в плоскости, параллельной поверхностиинертной подложки, конденсированиеиспаренных компонентов на поверх 15 ности подложки в виде пленки переменного состава, нагрев подложки сконденсированной пленкой до температуры, отвечающей. определенномуфаэовому состоянию системы, и охлаж 20 дение до комнатной температуры, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и ускорения способа,нагрев и оХлажденке подложки производят одновременно с двух противопо 25 ложных сторон ее в направлении, перпендикулярном направлению расположения линейчатых источников, причемодну сторону нагревают до температуры плавления более тугоплавкогокомпонента испытуемой системы, адругую поддерживают при комнатнойтемпературе,каэ 8702/44 Т ИИПИ пис П "Патент", г.ужгород Фили оектнак ложка с пленкой выдерживается в течение 1 ч при данном градиенте дляустановления термодинамического равновесия сплава.по толщине пленки.После установления вдоль подложкиградиента температур на пленке выделяются области, разделенные четкимиграницами, положение которых определяется только концентрацией и температурой нанесенных металлов. Положение этих границ не изменяетсяпосле охлаждения подложкй до комнатной,температуры .в вакууме и извлечения ее на воздух. Полученные экспериментальные значения температур и концентраций границ раздела между областями в пленке на подложке, помеченные на фиг.2 показывают, что эти границы соответствуют линиям, разделяющим области с разным фазовым составом на известной диаграмме состояния системы олово - висмут. Так граница В на фиг.2 соответствует эвтектической температуре, граница Б - линии солидуса и граница 0 - изменению растворимости висмута в твердом олове с температурой, т,е. конденсированные пленки сплавов благодаря непрерывному изменению их состава и температуры в 3координатах поверхности подложки Формула изобр ет ения