Cтраница 3
К наиболее прямым, непосредственным методам исследования структуры жидких растворов относится рентгеновский метод. Рентгенографическое исследование жидкостей и жидких растворов методически представляет собой весьма трудную задачу. Во многих случаях трудности становятся принципиальными. Вместе с тем в тех случаях, когда применение рентгеновского метода оказывается возможным ( например, для исследования жидких металлов, воды:, водных растворов ряда электролитов), он дает весьма ценные сведения о ближней упорядоченности в системе. В настоящее время при помощи него с достаточной точностью определяются такие величины, как расстояния между ближайшими частицами и координационные числа частиц. Для развития теории жидких растворов такого рода величины являются основными. [31]
К наиболее прямым, непосредственным методам исследования структуры жидких растворов относится рентгеновский метод. Рентгенографическое исследование жидкостей и жидких растворов методически представляет собой весьма трудную задачу. Во многих случаях трудности становятся принципиальными. Вместе с тем в тех случаях, когда применение рентгеновского метода оказывается возможным ( например, для исследования жидких металлов, воды, водных растворов ряда электролитов), он дает весьма ценные сведения о ближней упорядоченности в системе. В настоящее время при помощи него с достаточной точностью определяются такие величины, как расстояния между ближайшими частицами и координационные числа частиц. Для развития теории жидких растворов такого рода величины являются основными. [32]
Рентгеновский метод чрезвычайно полезен для распознавания фаз в сплавах и может применяться для этой цели, даже если невозможно индицировать диффракционные линии и определить кристаллическую структуру. Если получена эталонная рентгенограмма отдельной фазы, то часто бывает достаточно простого визуального сравнения рентгенограмм для определения присутствия данной фазы в многофазном сплаве. Это метод часто оказывается полезным при изучении бинарных систем, а в тех случаях, когда сплавы трудно травятся, он может быть единственным для окончательного построения диаграммы. В тройных и более сложных сплавах, где одновременно может существовать много фаз, применение рентгеновского метода подтвердило, что области различных фаз определены правильно. [33]
Удельную поверхность твердого вещества наиболее часто определяют на основании теории адсорбции, разработанной Брунауэром, Эмметом и Теллером. Пауэре применил уравнение адсорбции БЭТ для анализа изотерм адсорбции водяного пара и пришел к выводу, что удельная поверхность пропорциональна содержанию неиспаряемой воды в цементном камне и не зависит от его пористости. Вообще же результаты адсорбционных измерений зависят от вида адсорбата. Например, удельная поверхность, полученная методом адсорбции азота, была меньше, чем полученная при использовании изотерм сорбции воды, и не была пропорциональна содержанию неиспаряемой воды. Применение рентгеновского метода измерения удельной поверхности пористых тел основано на предположении об однородной электронной плотности каждой фазы системы, между тем твердая фаза затвердевшего портландцементного теста неоднородна. Тем не менее упомянутые выше эксперименты с активированным углем показали, что разница между значениями удельной поверхности, полученными по методу адсорбции азота и рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, незначительна. Рентгеновский метод позволяет измерять удельную поверхность влажных образцов с различным содержанием влаги и выявить влияние высушивания на структуру цементного камня. [34]
Как было указано в главе 23, в настоящее время нет общего мнения относительно стадии, на которой должны быть применены рентгеновские методы при построении диаграмм состояния. Всегда желательно, чтобы рентгенограммы были сняты с каждой фазы системы и с достаточного числа промежуточных сплавов, чтобы убедиться, что не пропущены какие-либо другие фазы. При нахождении положения кривых растворимости в твердом состоянии рентгеновский метод ценен особенно в тех случаях, когда область твердого раствора уменьшается с понижением температуры и очень мелкие выделившиеся частицы могут быть не замечены при исследовании сплавов под микроскопом. В литературе есть немало примеров, когда в результате применения рентгеновских методов определения периода решетки удавалось установить, что область твердого раствора при низких температурах оказывается более ограниченной, чем показало предварительное исследование микроструктуры. В некоторых случаях метод микроисследования приводил к ошибке скорее вследствие применения неправильного режима при отжиге, чем из-за недостатка метода микроанализа; однако несомненно, что рентгеновский метод определения периода решетки, примененный со всеми предосторожностями, оказывается, обычно лучшим методом дли исследования при пониженных температурах. В области более высоких температур лучше сначала провести предварительные исследования системы методами термического и микроанализа, использовать их возможно полнее для построения диаграммы, а затем применить рентгеновский метод для решения вопросов, для которых классические методы оказываются непригодными. Микроскопическое исследование разрешает установить много факторов, как ликвацию в слитке или распад при закалке, а подобные данные экономят много времени при последующем рентгеновском исследовании. [35]
Вообще изотермические сечения лучше устанавливаются комбинацией микроструктурного и рентгеновского методов, и ошибочно полагаться только на один из этих методов. Во многих случаях изотермические сечения крайне сложны, и чтобы установить точные формы их областей, необходимо иметь данные как микроскопического, так и рентгеновского анализов. Относительные преимущества рентгеновского и микроструктурного методов зависят от свойств изучаемой тройной системы, однако при выборе способа исследования всегда должны быть приняты во внимание известные характеристики бинарных систем. Если, например, известно, что в системе А - С ( см. рис. 225) при закалке распадается У-фаза, то в этом случае не следует применять рентгеновский метод для исследования закаленных образцов. Когда металлы Л и С достаточно стабильны, как, например, серебро, можно применить высокотемпературную камеру. Если же один из этих металлов летуч и химически активен, как марганец, применение рентгеновского метода при высоких температурах, невидимому, невозможно. Таким образом, относительное преимущество микроструктурного или рентгеновского методов предопределяется характеристиками конкретных систем. [36]
Объективность микроскопического метода исследования основывается на предположении, что протравленная часть шлифа дает полное представление о внутренней структуре сплава. Это предположение критиковали Оуэн и Моррис [139], указавшие на ряд трудностей, большинство из которых, хотя иногда и имеет место, однако отпадает при построении диаграмм состояния. Когда образец приготовляют обычными методами ручной шлифовки и полировки, поверхность бывает всегда несколько наклепана. Для изучения какой-либо одной фазы такие изменения очень существенны, но при работе с диаграммами состояния задача микроисследования заключается в разделении фаз. В этом случае слабый наклеп в процессе полировки обычно не имеет значения, если только сплав не настолько легкоплавкий, что наклеп приводит к рекристаллизации или фазовому превращению. Если, например, диаграмма состояния имеет форму, приведенную на рис. 117, и сплав с содержанием 20 % компонента В закален с 500, он при комнатной температуре будет пересыщенным, но может оставаться гомогенным. При полировке в результате наклепа поверхности образца может выделиться Т - фаза, но если при этом температура недостаточно высока и нагрев недостаточно продолжителен для роста зерна до размеров, заметных при визуальном наблюдении, никакой путаницы в микроструктуре не произойдет. Доводы Оуэна и Морриса, конечно, справедливо предостерегают против небрежной шлифовки и полировки, так как чем выше температура, до которой нагревается образец, тем больше шансов, что произойдут видимые изменения. С другой стороны, в связи с построением диаграммы состояния соображения Оуэна и Морриса относятся не столько к микроисследованию, сколько к применению рентгеновских методов при исследовании полированных и травленых поверхностей. [37]