Материал: Физическое металловедение титана

ний является а-стабилизатором и повышает температуру полиморфного превращения.

Федотов С. Г. с сотр. [126] отмечают, что легирую­ щие элементы в титане растворяются преимущественно в тех фазах, в которых они увеличивают силы межатом­ ного взаимодействия и повышают их относительную ус­ тойчивость. Действительно, алюминий увеличивает уп-

/гвердыерастворы замещений'

// / / / / / / 7 / / / / / / Z

Нет твердых растворов

^ Твердые растворы внедрения

Рис. 14. Атомные диаметры легирующих элементов но отношению « атомному диаметру титана [34]

ругие константы a-твердого раствора и вместе с тем рас­ ширяет температурный интервал существования а-фазы. Молибден и ванадий, стабилизирующие p-фазу, пони­ жают упругие константы а-раствора, повышая эти ха­ рактеристики для р-растворов.

Рейнор [35] показал, что в р-титане полностью раст­ воряются только переходные элементы с электронной

37

концентрацией от 4 до б (рис. 15)*. Если у атома леги­ рующего элемента число электронов на внешней оболоч­ ке становится больше шести, непрерывной растворимос­ ти не наблюдается, несмотря на благоприятные размер­ ные факторы. С увеличением числа внешних электронOIB в электронной структуре атомов легирующего элемента свыше шести максимальная растворимость в (3-титане резко уменьшается.

Зависимость растворимости легирующих элементов в титане от числа электронов во внешней оболочке раст­ воренных атомов Рейнор объяснил на основе гипотезы направленных гибридизированных >связей, предложен­ ной Альтманом, Коулсоном и Юм-Розери. Согласно этой

%(ат.)

МШ)

гипотезе, гибридизированные орбитали sd3, d4 и d3 ори­ ентированы благоприятно для образования о. ц. к. ре­ шетки, в то время как направленность орбитали p3d3 спо­ собствует формированию г. ц. к. структуры. Направлен­ ность гибридизированных орбиталей spd‘\ pdb и sd2 соответствует г. п. у. решетке. В соответствии с идеями,

Р е й н о р [35] отнес вольфрам к элементам, ограниченно рас­ творяющимся в титане. Последние работы [36, с. 16] показали, что вольфрам дает с (J-титаиом неограниченные растворы. Эта поправка на рис. 15 учтена нами.

38

развиваемыми Альтманом, Коулсоном н Юм-Розери, растворимость одного элемента в другом невелика, если при растворении не поддерживается тот же самый вид гибридизации, который приводит к направленным свя­ зям, характерным для металла-растворителя. Легирова­ ние титана элементами IV—VI А групп периодической системы Д. И. Менделеева усиливает sdz, d* и dz гибри­ дизацию, способствуя стабилизации о. ц. к. структуры, в то время как введение элементов VII, VIII, I А групп нарушает указанные орбитали, и поэтому растворимость этих элементов в (З-тнтане невелика.

Растворимость в а-титапе уменьшается с увеличени­ ем номера элемента в таблице Д. И. Менделеева. Раст­

движенского [38]. Под относительным ионизационным потенциалом понимается величина

V

р — характерная валентность элемента; /р — ионный радиус при степени ионизации р\ /и — ковалентный радиус атома водорода.

При обработке экспериментальных данных удобней пользоваться величиной U(ln), которая определяется по соотношению

U (In) - 2 -|-1п U m .

Растворимость легирующих элементов, стоящих пра­ вее титана в периодической системе Д. И. Менделеева, уменьшается с увеличением AU (In) (рис. 16). Заметим, что в одной из последних работ [37] было показано, что растворимость ванадия в титане значительно меньше [1% (ат.)], чем полагали ранее [3% (ат,)], н этот ре­ зультат согласуется с большей разностью относительных

39

ионизационных потенциалов титана и ванадия по срав­

1)энтропийным фактором tis, который представляет отношение энтропий, плавления компонентов: n s= S i:S 2 (отношение подсчитывается при S i> S 2);

2)температурным фактором пт= 1 — Т\'Т% в кото­ ром Т1 и Гг —температуры плавления компонентов по

закономерности взаимодействия компонентов между со­ бой. Так, в частности, непрерывные твердые растворы

ных систем представить в виде точек на графике в коор­ динатах пт—пу, то -системы с непрерывной раствори** мостью компонентов оказываются внутри дуги эллипса, который при соответствующем выборе масштаба превра­ щается в окружность. Все элементы, образующие с тита­

40