Сплавы в конденсированном состоянии

Для всех сплавов в конденсированном состоянии характерна мелкодисперсная структура (размер зерен менее 10~4 см) с тенденцией к укрупнению зерна при повышении температуры. Увеличение скорости конденсации при постоянной температуре приводит к заметному диспергированию структуры. Причина повышенной твердости латунных конденсатов заключается в высокой плотности дислокаций и высокой дисперсности тонкой структуры. Об этом свидетельствуют данные о характеристиках субструктуры: размерах областей когерентного рассеяния, уровне микродеформаций и плотности дислокаций в конденсатах сплавов на основе меди. Сохранение высокой твердости при отжиге может быть обусловлено завершением процесса возврата уже в ходе конденсации. Формирующаяся стабильная конфигурация дислокаций тормозит последующую рекристаллизацию.

Для исследования микротвердости труба холоднокатаных были получены двухслойные композиции Cu-Zn путем нанесения цинкового покрытия на медные конденсаты при температуре 250° С в вакууме 5-Ю\"2 Па и скорости конденсации 4—6 мкм/мин. Изучение поперечных шлифов после их травления в 25%-ном растворе аммиака выявило существование наряду со слоями чистой меди и цинка также толстого промежуточного слоя сплава, формирование которого теоретически невозможно при выбранных условиях опыта, если в расчетах пользоваться параметрами диффузии для массивных металлов. Микротвердость слоя чистой меди составляла 1,37 ±= ± 0,15, цинка - 20,4 ±= 0,1 ГПа, в то время как в некоторых зонах диффузионного слоя твердость достигала 5-6 ГПа, что характерно только для интерметаллических соединений, богатых цинком. Микротвердость, измеренная на продольных шлифах, также указывает на образование в конденсате зоны с повышенной твердостью. Таким образом, в процессе конденсации цинка на меди даже при невысоких температурах образуются диффузионные слои, причем их достаточно большая толщина свидетельствует не только об ускорении диффузии цинка в медь, но и меди в растущий цинковый конденсат.

Аналогичные явления наблюдаются при диффузионном насыщении медного покрытия в парах цинка. Существует оптимальное соотношение температуры паров цинка и образца, при котором происходит наиболее интенсивная диффузия цинка в медь. На практике выдержать такой режим довольно трудно, и часто на поверхности образуются толстые слои, богатые цинком. С помощью микрорентгеноспектрального анализатора «Камека» определяли состав диффузионных слоев и на этих же образцах измеряли микротвердость. Было установлено, что в результате отжига в парах образуются несколько диффузионных слоев, представляющих собой фазы системы Cu-Zn, богатые Zn. При диффузионном насыщении в парах неблагоприятно сказывается на свойствах покрытия. Как и при нанесении цинка на медь, в этом случае образуются хрупкие твердые слои из интерметаллических соединений. Характерной особенностью диффузионных слоев, богатых цинком, является непостоянство градиента концентрации по толщине слоя. Наряду с обнаруженными областями одинакового состава имеются участки резкого изменения концентрации.