Determination of regularities of the influence of the elemental composition of niobium­based alloys on their structure and properties

Abstract

Методом рентгенiвської дифрактометрiї дослiджено вплив складу двох, трьох, чотирьох i п'яти елементних сплавiв на основi нiобiю на їх фазово-структурний стан, середнiй розмiр кристалiтiв i коефiцiєнт теплового розширення в iнтервалi температур +20...-170 °С. В якостi елементiв наповнення використовувалися ванадiй, тантал, гафнiй, молiбден, цирконiй, вольфрам i титан. Цi елементи або в рiвноважному-при кiмнатнiй температурi (R T =+20 °С), або в високотемпературному станах мають ОЦК кристалiчну решiтку, подiбну Nb. Встановлено, що в сплавах на основi двох, трьох, чотирьох i п'яти елементiв для використаних в роботi складiв вiдбувається формування однофазного стану з ОЦК кристалiчною решiткою твердого розчину. На структурному рiвнi вплив складу сплаву позначається на спiввiдношеннi iнтенсивностей пiкiв дифракцiї вiд рiзних площин. Для двох порядкiв дифракцiї вiд найбiльш щiльноупакованної в ОЦК решiтцi площини {110} виявлено змiну величини iнтенсивностi для другого порядку дифракцiї. У найбiльшiй мiрi зменшення вiдносної iнтенсивностi вiдбувається в бiнарних сплавах з великою невiдповiднiстю за розмiрами атомних радiусiв складових компонент. У багатоелементних сплавах спостерiгається менше падiння iнтенсивностi. Це може бути пов'язано зi зменшенням дисторсiї кристалiчної решiтки внаслiдок упорядкування елементiв, якi складають сплав. На субструктурному рiвнi склад сплаву позначається на величинi середнього розмiру кристалiтiв. Для бiнарних складiв сплавiв найбiльший ефект пов'язаний з елементами наповнення Zr i Hf, якi мають значно бiльший атомний радiус. Це призводить до зменшення середнього розмiру кристалiтiв твердого розчину сплаву до найменшого значення 11 нм (сплав NbZr) i видiленню другої фази (сплав NbHf). Встановлено, що коефiцiєнт лiнiйного теплового розширення (КТР), визначений рентгендифракцiйним методом при 2-х температурах (RT=+20 °С i Т=-170 °С), в багатоелементних сплавах перевищує значення для вихiдних елементiв. Найбiльше збiльшення КТР спостерiгається в сплавах, що мiстять 17-26 ат. % V i W (якi мають найменший атомний радiус) Ключовi слова: багатоелементний сплав, нiобiй, високоентропiйний сплав, дисторсiя, фазовий склад, коефiцiєнт теплового розширення