Фаза δ плавится конгруэнтно и образует эвтектику с β-Ве при температуре 1150°С и содержании 17,3% (ат.) Сu. Фаза δ имеет широкую область гомогенности, располагающуюся в пределах концентраций Be4Cu — Be2Cu, и плавится конгруэнтно при 1219°С. Точка максимума на кривых ликвидуса и солидуса отвечает 22% (ат.) Сu. Предполагается, что фаза на основе Ве3Сu является метастабильной.

Максимальная растворимость Сu в β-Ве при эвтектической температуре 1199°С составляет 17,3% (ат.), а в α-Ве при эвтектоиднои температуре 1109°С - 9,5% (ат.).

Кристаллическая структура промежуточных фаз указана в табл. 1.3.

Таб. 1.3 Кристаллическая структура соединений системы Be–Cu

1.2Диаграмма состояния Be–Ni [2, c. 592-594].

Обобщённая диаграмма системы бериллий – никель, построенная по результатам работ многих исследователей, приведена на рисунке 1.6.

В сплавах системы образуются две промежуточные фазы переменного состава на основе соединений NiBe и Ni5Ве21, указанные фазы плавятся конгруэнтно при 1472 и 1264°С, соответственно. В сплавах кристаллизуются три эвтектики (Ni) + NiBe, NiBe + Ni5Be21 и Ni5Be21 + (β-Ве) при температурах 1157, 1190 и 1240°С, эвтектические точки расположены при содержаниях 23,6; 68,5 и 89% (ат.) Be, соответственно. При температуре 1065°С протекает эвтектоидный распад β-Ве на смесь α-Вс + Ni5Be21.

Рис. 1.6 Диаграмма состояния Be-Ni

Эвтектоидная точка расположена при 91,8% (ат.) Be. При температуре 800°С область гомогенности фазы на основе NiBe имеет протяженность около 4% (ат.), а на основе Ni5Be21— около 5% (ат.). Ni один из немногих элементов, который значительно снижает температуру полиморфного превращения β-Ве↔α-Ве.

Для растворимости Ni в Be (по данным разных авторов) указаны следующие значения: 5, 4 и 3% (ат.) при температурах 1080, 600 и 500°С, соответственно, а для растворимости Be в Ni: 15,3; 11,7; 7,3; 3,7 и 1,8% (ат.) при температурах 1150, 1000, 800, 600 и 440°С, соответственно. Методом вторичной ионной эмиссии растворимость Ni в Be определена равной 1,3±0,27% (ат.) при 20°С.

Соединение NiBe (β-фаза) обладает структурой типа CsCl (группа симметрии ) с параметром элементарной ячейки (при 49,8% (ат.) Ni) а=0,2604÷0,2631 нм. Соединение Ni5Be21 имеет деформированную решетку типа γ-латуни (группа симметрии ) с параметром псевдокубической ячейки а = 0,758 нм при содержании 81,9—82,5% (ат.) Ве.

1.3Диаграмма состояния Cu–Ni [3, c. 283-284].

Диаграмма состояния медь – никель приведена на рисунке 1.7.

В интервале температур 1000—1500°С исследование проведено с использованием катодной Сu чистотой 99,99% (по массе) и электролитического Ni чистотой 99,95% (по массе) методом микрорентгеноспектрального анализа образцов, закаленных из твердожидкого состояния. Результаты работы хорошо совпадают с данными,

Рис. 1.7 Диаграмма состояния Cu - Ni

полученными методами термического, металлографического и микрорентгеноспектрального анализов в области концентраций 0-100% (ат.) Ni. Система Сu—Ni характеризуется образованием в процессе кристаллизации непрерывного ряда твердых растворов (Си, Ni) с гранецентрированной кубической структурой. По данным спектрального анализа установлено равновесие Ж↔Г с азеотропным минимумом при температуре 2500°С и концентрации 50—60% ;(ат.) Ni; указывается на наличие области расслоения на две фазы (газообразный и жидкий растворы разного состава) при концентрации 60—100% (ат.) Ni. В интервале концентраций 0—60% (ат.) Ni область расслоения настолько узка, что практически вырождается в прямую линию.

Граница расслаивания твердого раствора и критическая точка несмешиваемости, соответствующая концентрации никеля 69,7% (ат.) и температуре 342°С приведена на основании расчета, проведенного по термодинамическим константам.

1.4Термодинамическое моделирование свойств твёрдых металлических растворов [4, c. 17-20]

Существует 2 способа описания термодинамических свойств растворов – с помощью активностей компонентов и с помощью избыточных термодинамических функций. Эти способы тесно связаны между собой.

Избыточная термодинамическая функция – это положительный или отрицательный избыток какого-либо термодинамического свойства реального раствора над тем же свойством гипотетического идеального раствора при одинаковых значениях параметров. Обозначают их верхними индексами Е.

Если в качестве стандартного состояния выбрать чистый компонент, и концентрации представлять в виде мольных долей, то для компонента s:

(1.1)

Коэффициент активности может быть выражен через соответствующий избыточный химический потенциал:

(1.2)

Прологарифмировав (1.1) с учётом (1.2) получим:

(1.3)

Таким образом, для определения активности необходимо знать избыточный химический потенциал (или избыточную энергию Гиббса), а для аналитического представления концентрационной и температурной зависимости термодинамических свойств растворов нужно знать соответствующую зависимость или .