Способ определения фазовых превращений в твердом теле

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1 951 131(22) Заявлено 06.11.80 (21) 3001391/18-25 РЦМ К С 01 И 25/04 с присоединением заявки МВ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15,08,82,Бюллетень М 30 Дата опубликования описания 15.08,82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ТВЕРДОМ. ТЕЛЕИзобретение относится к исследованиям термодинамических свойств твердых тел при воздействии на них энергии в импульсном режиме (порядка нескольких микросекунд) и может быть использовано для обнаружения факта плавления исследуемого вещества при воздействии на йего ударных волн, нейтронного, лазерного и других видов энергии.В настоящее время весьма актуальной является задача исследования термодинамических характеристик при импульсных нагрузках, основная слож,ность которой заключается в фиксации агрегатного состояния исследуемого вещества за тот промежуток времени, в течение которого оно нагружается.Известный способ. определения агрегатного превращения вещества при импульсном нагружении носит опосредо-. ванный харахтер, т.е. с воэможности плавления судят по изменению характера соотношения массовой и волновой скоростей (1 . . 25Наиболее близким техническим решением является способ определения Фазовых превращений в твердом теле при воздействии на него энергии в импульсном режиме, заключающийся в том, что 30 на исследуемый образец воздействуютимпульсами энергии различной интенсивности и по параметрам кристаллической решетки, онгеделенных рентгеноструктурным методом, судят о фазовомпревращении. В данном способе образцы титана и циркония подвергались ударному воздействию, при условиисохранения образцов после обжатия (21.Известный способ определяет кристаллические модификации и переходы изодной модификации в другую, но неможет определить агрегатного превраще- .ния при кратковременном воздействииимпульса:энергии, так как вещество переходит в исходное состояние после прекращения подвода энергии к образцу.Цель изобретения - повышениеточности установления факта плавления вещества.Указанная цель достигается тем, что в способе определения фазовых превращений в твердом теле при воздействии.на него энергии в импульсном режиме, заключающемся в том, что на исследуемый образец воздействуют импульсами энергии различной интенсивности, и по параметрам кристаллической решетки, определенным рентге 951131ноструктурным методом, судят о фазовом превращении, исследуемый образецприводятв контакт с дополнительнымобразцом, выполненным из веществаменее тугоплавкого по сравнению сисследуемыми способного образовывать 5с ним сплавы и определяют параметры1,кристаллической решетки образующегосясплава.Таким образом, подобранный образецпозволяет при плавлении наиболее ту- Огоплавкого вещества из пары (т,е.исследуемого) зафиксировать и при помощи рентгеноструктурного анализа обнаружить образовавшийся при этомтвердый раствор,. по чему и судят оплавлении.Подробнее суть предлагаемого способа состоит в следующем.Готовят образец, состоящий из двухплотно прилегающих друг к другу крис 20таллических веществ, одно из которыхисследуемое вещество, а второе подобрано из тугоплавкого, способного образовывать сплав (твердый растворили интерметаллид) с исследуемым веществом. Образец подвергают воздействию импульса энергии известной величины. Затем готовят идентичный обрацец и подвергают воздействию импульсаэнергии другой (для определенностиболее высокой) известной величины.Эти операции повторяют для нескольких,известных значений энергии. Затемвсе образцы подвергают рентгеноструктурному анализу. Наименьший импульсэнергии, воздействие которого на 15образец приводит к появлению на рентгенограммах линий твердого раствораили интерм".таллида и будет критической энергией плавления вещества.В случае ударМоволнового нагружения образец помещают в корпус,сохраняющий его. При достижении прилагаемой нагрузки определенной интенсивности происходит потеря прочностных свойств материалов, составляющихобразец, и нарушение устойчивостиграницы раздела. При повышении нагрузки происходит дробление веществсоставляющих образец, со все большейстепенью дисперсности, При более высоком значении нагрузки предполагается мелкодисперсная взвесь исследуемого вещества в расплаве более легкоплавкого составляющего образец.При достижении некоторой величиныприлагаемой нагрузки происходит,плавление исследуемого вещества (непо всему объему в силу инертности про.цесса) и образование расплава двухвешеств, который при дальнейшем охлаждении образца кристаллизуется 60в структуру твердого раствораэтих веществ с кристаллической решеткой, отличной от исходных веществкристаллических решеток, первоначально составляющих образец. 65 При помощи рентгеноструктурногоанализа обйаруживается тот образец,в котором образовался твердый раствор. Точность определения параметров,при которых происходит агрегатноепревращение вещества, зависит, в ос.-.новном, от возможности плавного варьирования прилагаемой к образцу нагрузки.Работоспособность преДлагаемогоспособа для ударноволновой нагрузкибыла апробирована на паре висмутсвинец(исследуемое вещество - свинец), Интервал давления, в которомобнаружено начало плавления свинцапри.ударноволновом нагружении, сос-.,тавляет 210+10 кбар (21 + 1 ГПа),Основное преимущество описанногоспособа перед прототипом заключаетсяв возможности определения агрегатного превращения вещества при известных параметрах нагружения.Экспериментальные исследованияповедения вещества при динамическихнагружениях представляют в настоящеевремя большой интерес и обнаружениеагрегатных превращений веществ приимпульсных нагружениях представляютобширное поле деятельности,В качестве базового объекта выбранизвестный способ исследования плавления веществ под высоким давлениемв статическом состоянии. В США подобные работы проводились с30 годов под руководством П.В.Бриджмена,в СССР большинство работ проводилосьпод руководством Л.Ф.Верещагина.Экспериментальные исследования кривых плавления в статическом состоянии в настоящее время достигают нагрузок 40-60 кбар (4-6 ГПа).Предлагаемый способ открывает возможность исследования веществ придинамическом нагружении, определяя непосредственно давление плавления (без определения и учета косвенных причин: изменение удельного объема, электросопротивления, изменение массовой и волновых скоростей, излома на ударной адиабате и т.п.). Реально достижимые интенсивности ударно- волнового нагружения (при сохраненииобразца) составляют в настоящеевремя величину 1-1,1 кбар (100110 ГПа).Формула изобретенияСпособ определения фазовых преврашений в твердом теле при воздействии на него энергии в импульсном режиме, заключающийся в том, что на исследуемый образец воздействуют импульсами энергии различной интенсивности и по параметрам кристаллической решетки, определенным рентгеноструктурным методом, судят о фазовом прев951131 Составитель Т. ВладимироваРедактор Т. Парфенова Техред М.Рейвес Корректор И. Муска Заказ 5934/47 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ращении, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиустановления факта плавления исследуемого вещества, исследуемый образецприводят в контакт с дополнительнымобразцом, выполненным из вещества,менее тугоплавкого по сравнению с исследуемым и способного образовйватьс ним сплавы, и определяют параметрыкристаллической решетки образующегося сплава. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Урлин В.Д.,Иванов Л.д. О плавлении при сжатии ударной волной. ДЛН М 149, 1963, с. 1305-1306. 2,.Герман В.Н. и др. Фаэовые превращения титана и циркония в ударных волнах. ФТТ, т,12. 1970, с. 637-639 (прототип).