Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра материаловедения

домашнее задание

по дисциплине Специальные стали и сплавы

на тему: Сплавы с особым коэффициентом линейного расширения

температурный коэффициент упругость сплав

Введение

Среди конструкционных материалов важное место занимают инварные ГЦК-сплавы на основе системы Fe-36% Ni,для которых свойственно аномально низкое термическое расширение в диапазоне температур 4.2-300 К. Кроме того, они обладают низкими значениями модулей упругости, теплопроводности, а так же большой объемной магнитострикцией и теплоемкостью. Благодаря низкому значению температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), инварные сплавы находят широкое применение в различных областях техники, где предъявляются высокие требования к термической стабильности размеров изделия. [1]

1. Происхождение и особенности инварных аномалий физических свойств

Под инварными аномалиями физических свойств подразумеваются малые значения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), положительные или нулевые величины температурных коэффициентов модулей упругости, большие положительные значения спонтанной магнито-стрикции и магнитострикции парапроцесса, значительное уменьшение температуры магнитного упорядочения и намагниченности под действием давления и т.д. В инварах эти параметры, как правило, по абсолютной величине на порядок больше, чем у обычных ферромагнетиков [2].

Еще не так давно к инварам относили лишь сплавы на основе γ-Fe систем Fe-Ni, Fе-Со, Fe-Pt, Fe-Pd и Fe-Mn. К настоящему времени инвароподобные свойства обнаружены в большом числе сплавов и соединений не только с кристаллической решеткой, но и с аморфной структурой. Из веществ с кристаллической структурой инвароподобные характеристики имеют сплавы с ГЦК-решеткой (на основе Fe-Ni), ОЦК-решеткой (Fе-Со), сложной кубической ре шеткой (фазы Лавеса ZrFe2, РЗМСо2), с гексагональной решеткой (РЗМFе17). Инвароподобные свойства характерны для материалов с маг нитным упорядочением второго рода (γ-Fe-Ni), первого рода (НоСо2, ЕгСо2) и для сплавов Сг-Fе, Сг-Fе-Мn и соединений Mn-As1-xSbx у которых основа Сг и MnAs имеет фазовый магнитный переход первого рода. В инвары включены зонные ферромагнетики на основе Зd-переходных металлов (сплавы на основе γ-Fe) и соединения РЗМСо, и РЗМFе17, у которых часть электронов-носителей магнитного момента (4f-электроны) локализованы. Инвароподобные характеристики обнаружены не только в сплавах на основе или с участием Ре, но и в сплавах и соединениях, не имеющих в своем составе Fе, таких ZrZn2, Ni-Pt, Ni3Al, НоСо2 и т.д.. Инвароподобными свойствами обладают как вещества с концентрационной негомогенностью (γ-Fe-Ni), так и соединения с концентрационной гомогенностью (фазы Лавесса). К инварам исследователи относят очень слабые зонные ферромагнетики (ZrZn, NiTi, Fe3Al), слабые зонные ферромагнетики (γ-Fe-Ni) и сильные зонные ферромагнетики (Fе-Рt, Fе-Рd), а также антиферромагнетики (γ-Fe-Mn, Cr-Mn)[2].

Из изложенного выше видно, что инварный эффект не связан с определенным кристаллическим строением вещества, типом магнитного упорядочения, гомогенностью или негомогенностью твердого раствора, он является многогранным часто встречающимся в природе явлением.

По характеру физических свойств γ-Fe-Ni сплавы можно разделить на три группы:

1.Ni и Fe-Ni сплавы, содержащие 70% Ni и выше.

2.Средненикелевые сплавы с концентрацией Ni ~45%-~70%.

3.Инвары с содержанием ~ Ni 28% -~5%.

В сплавах 1 группы слабые магнитообъемные аномалии наблюдаются только в окрестностях Тс. По мере приближения в сплавах содержание № к ~70% отмеченные аномалии ослабевают до пол ной ликвидации (рис. ............