Розглянуто результати теоретичного та експериментального дослідження фазових рівноваг у деяких потрійних системах хрому з фазами втілення. Визначено положення квазіподвійних перетинів. Обговорено морфологічні особливості евтектичних структур у сплавах, які знаходяться на цих перетинах. Показано, що фазові перетворення, відомі як "фазова нестабільність" і які спостерігаються у малолегованих сплавах деяких систем, пов'язані з температурною залежністю положення фазових меж на рівноважних діаграмах стану. На прикладі системи Cr-V-N показано, що зміна хімічного складу фази втілення через пониження температури може дуже впливати на кінетику розпаду.

Методом скануючої електронної спектроскопії досліджено утворення евтектик у сплавах на квазіподвійних перетинах між Cr і TiC, ZrC, HfC, а також у подвійній системі Cr - C. Встановлено, що евтектики відносяться до огранено-неогранених. Обговорено їх морфологічні особливості.

За результатами дослідження литих і відпалених при субсолідусних температурах сплавів (рентгенівський фазовий аналіз, металографія, локальний рентгеноспектральний аналіз, виміри температур початку плавлення методом Пірані - Альтертума) і літературними даними побудовано діаграму стану системи Cr - Re. Вперше фазові рівноваги за температур солідуса представлено на основі дослідження сплавів, відпалених за цих температур. Визначено області гомогенності фаз на солідусі: для (Cr) - до 43 % (ат.) Re, для sigma-фази - 50 - 72 % (ат.) Re і для (Re) - до 17 % (ат.) Cr, а також температури нонваріантних рівноваг: L + sigma symbol <187> (Cr) при 2150 +- 15 і L + (Re) symbol <187> sigma при 2335 +- 15 °C.

Експериментальне дослідження сплавів системи Cr - Nb - C в області (підсистемі) (Cr) - (Nb) - (NbC) за температур плавлення (кристалізації) показало, що в ній існують дві нонваріантні чотирифазні рівноваги конгруентного типу: <$E roman L sub E~symbol Л~roman {(Nb)~+~(Nb sub 2 C)~+~(NbCr sub 2)}> за умов 1 660 <$E symbol Р>С та <$E roman L sub E~symbol Л~roman {(NbC)~+~(Cr)~+~(NbCr sub 2)}> за умов 1 620 <$E symbol Р>С; одна чотирифазна нонваріантна рівновага інконгруентного перехідного типу <$E roman L sub U ~+~ roman {(Nb sub 2 C)}~symbol Л~roman {(NbC)~+~(NbCr sub 2)}> за 1 680 <$E symbol Р>С; дві нонваріантні трифазні рівноваги конгруентного типу: <$E roman {L sub e ~symbol Л~ (NbC)~+~(NbCr sub 2)}>) за температури 1 696 <$E symbol Р>С і <$E roman {L sub e ~symbol Л~ (NbC)~+~(Cr)}> за умов 1 640 <$E symbol Р>С. Побудовано проекцію поверхні ліквідусу та діаграму плавкості системи у вказаній області складів.

За результатами єкспериментального дослідження сплавів системи Cr - Ta - C в області (підсистемі) (Cr) - (Ta) - (TaC) за температур плавлення (кристалізації) встановлено, що в ній існують дві нонваріантні чотирифазні рівноваги конгруентного типу: <$E roman {L sub E~symbol Л~( Ta )~+~( Ta sub 2 C )~+~( TaCr sub 2 )}> за температури 1935 <$E symbol Р>C і <$E roman {L sub E~symbol Л~( TaC )~+~( Cr )~+~( TaCr sub 2 )}> за 1675 <$E symbol Р>C; одна чотирифазна нонваріантна рівновага інконгруентного перехідного типу: <$E roman {L sub U~+~( Ta sub 2 C)~symbol Л~( TaC )~+~( TaCr sub 2 )}> за 1943 <$E symbol Р>C; дві нонваріантні трифазні рівноваги конгруентного типу: <$E roman {L sub e~symbol Л~( Ta sub 2 C )~+~( TaCr sub 2 )}> за 1960 <$E symbol Р>C та <$E roman {L sub e~symbol Л~( TaC )~+~( Cr )}> за 1695 <$E symbol Р>C. Побудованo діаграмy стану підсистеми у вигляді проекцій поверхонь солідуса i ліквідуса, а також діаграму плавкості.

Исследованы спонтанные и индуцированные магнитным полем магнитные фазовые переходы первого рода в монокристаллических образцах сплавов системы Mn2-xCrxSb при x = 0,06, 0,12 (пространственная группа симметрии Р4/nmm). Установлено, что спонтанные переходы первого рода из высокотемпературной в низкотемпературную фазу не сопровождаются полным исчезновением намагниченности. При индуцированных переходах намагниченность до и после перехода является возрастающей линейной функцией поля. На основе полученных результатов сделан вывод, что основное состояние в исследованных сплавах не может быть коллинеарным антиферромагнетизмом, как это считалось ранее. Рассмотрены другие возможности для интерпретации основного состояния и механизмы переходов порядок-порядок, свойственные для магнетиков с коллективизированными носителями магнетизма. Высказано предположение, что в низко- и высокотемпературной фазах сосуществуют ферромагнитная и периодическая компоненты локального магнитного момента, образованные коллективизированными d-электронами.

Исследованы свойства интерметаллида ZrCr2 без кристаллизационных трещин, полученного вследствие введения в сплав до 2 aт. % избыточного циркония по отношению к стехиометрическому составу. Отмечено, что расплав был вылит в медный кокиль. С отливок вырезали образцы для механических испытаний на сжатие в интервале температур 900 - 1 300 <$E symbol Р>C. Кратковременная прочность интерметаллида <$E sigma sub u> = 665 и 140 MПa, а разрушение происходило в основном по границам зерен: до 1 100 <$E symbol Р>C - хрупко, выше 1 200 - 1 300 <$E symbol Р>C - пластическая деформация до появления трещин 5 - 7 %, а перед разрушением почти 30 %. Пластическая деформация происходит без упрочнения. При транскристаллитном разрушении тип разрушения можно отнести к "венозному", характерному для аморфных металлических материалов.

Дифференциальным термическим, рентгеновским фазовым и металлографическим анализами исследовано обычный и солид гидрирование, диспропорционирование, десорбция, рекомбинация (ГДДР) в соединении <$E roman ZrCr sub 2> со структурами типа С14 и С15 при начальном давлении водорода 3 и 5 МПа и температуре до 1 243 К. Соединение <$E roman ZrCr sub 2> со структурой типа С15 диспропорционирует при 1 048 и 1 093 К при <$E P sub {roman H sub 2}~=~5> и 3 MПa на <$E {roman ZrH} sub x> и Cr и рекомбинирует в вакууме. Температура диспропорционирования фазы Лавеса со структурой типа С15 на 120 К ниже, нежели фазы C14. С ростом давления водорода температура диспропорционирования снижается. Применение ГДДР для перестройки в <$E roman ZrCr sub 2> структуры фазы Лавеса с типа C14 на C15 позволяет снизить температуру и продолжительность обработки в сравнении с отжигом в вакууме. ГДДР формирует наноструктуру в <$E roman ZrCr sub 2>.

Вперше встановлено закономірності процесу диспропорціонування - рекомбінації у сполуці <$Eroman ZrCr sub 2> двох структурних модифікацій (фази Лавеса типу C14 і C15). Показано, що сполука зі структурою типу C14 більш стійка до диспропорціонування у водні. Виявлено, що заміщення цирконію на титан призводить до підвищення термодинамічної стабільності фази типу C14 та нагріву у водні. Встановлено, що продукти диспропорціонування сполук <$Eroman ZrCr sub 2> (C14) та <$E{roman Zr} sub {1~-~x } {roman Ti} sub x roman Cr sub 2> (C14) рекомбінують з утворенням фази Лавеса зі структурою типу C15. З'ясовано, що заміна хрому на нікель призводить до появи рефлексів на кривій диференціального термічного аналізу наводненого сплаву ZrCrNi, зумовлених формуванням інтерметалідів <$Eroman ZrNI sub 3>, <$Eroman {Zr sub 2 Ni sub 7 }> та <$Eroman {Zr sub 2 Ni}>. Виявлено, що після нагріву у вакуумі вихідна фаза C14 переходить у C15 за наявності слідів бінарних сполук системи Zr - Ni та хрому.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей будови діаграм стану потрійних систем, утворених хромом з вуглецем і d-металами VII та 3d-металами VIII груп (Cr - M - C). Комплексом методів фізико-хімічного аналізу експериментально досліджено фазові рівноваги в системах Сr - Re, Cr - Ni - C та Cr - Re - C при температурах плавлення-кристалізації сплавів. На підставі отриманих і критично проаналізованих літературних даних побудовані діаграми стану цих систем в повному концентраційному і широкому температурному інтервалах. Потрійні системи представлені у вигляді проекцій поверхонь солідуса і ліквідуса, діаграм плавкості і схем реакцій при кристалізації сплавів, ряду полі- та ізотермічних перерізів. Сформульовані рекомендації щодо шляхів оптимізації властивостей і умов приготування промислових сплавів карбід хрому-нікель. На основі встановлених закономірностей зміни стабільності фаз і топології діаграм стану потрійних систем Cr - M - C представлено прогноз поверхні солідуса недослідженої системи Cr - Tc - C.

Проаналізовано властивості ливарних сплавів системи залізохром та особливості структурно-фазових перетворень залежно від системи легування. Визначено жаростійкість, корозійну стійкість, механічні та ливарні властивості сплавів щодо роботи деталей машин і механізмів, які працюють за високих температур і агресивних середовищ. Вивчено вплив легувальних елементів на високотемпературне окиснення сплавів системи Fe - Cr, взаємодію сплавів даної системи з силікатним розплавом. Висвітлено структурно-фазовий стан поверхневих шарів та об'єму легованих залізохромових сплавів. Описано механізм окиснення ферохромових сплавів на повітрі. Розкрито термодинамічні основи взаємодії сплавів з силікатним розплавом.

Изучена структура, фазовый состав и микротвердость структурных составляющих жаропрочного хромоникелевого сплава "никорим". При помощи фазового рентгеноструктурного анализа выявлено присутствие в структуре карбидов хрома Cr7C3, титана TiC и интерметаллидного соединения Ni3Al. Проведенный карбидный анализ позволил выявить в структуре жаропрочного хромоникелевого сплава <$E sigma>-фазу (FeCr), которая снижает стойкость сплавов, работающих при повышенных температурах.

За результатами рентгенівського фазового та структурного, а також металографічного аналізу побудовано ізотермічний переріз діаграми стану потрійної системи Cr - Ga - Si за 870 К в повному концентраційному інтервалі. При температурі дослідження тернарні сполуки не утворюються. Встановлено існування та прецизійно визначено область гомогенності твердого розчину заміщення <$E roman Cr sub 3 {roman Si} sub 1-x {roman Ga} sub x> (x = 0 - 0,357) за результатами уточнення кристалографічних параметрів методом Рітвельда (структурний тип Cr3Si, символ Пірсона cP8, просторова група <$E Pm 3 Bar n>) та металографічного аналізу.

Рассмотрена природа предельно малой концентрационной протяженности области двухфазного состояния расплавов системы Cu - Cr. Установлено, что малую протяженность области двухфазного состояния расплавов можно объяснить большой величиной шестого ионизационного потенциала атомов хрома и недостаточной ионизирующей способностью меди.

Поверхневу структуру полікристалічного і монокристалічного хрому вивчено з використанням магнітосилової мікроскопії, скануючої тунельної мікроскопії та спектральної еліпсометрії. Наявність магнітного наноструктурування на поверхні полікристалічного хрому пояснено орієнтацією спінів атомів. Проведено числові квантовомеханічні обчислення та порівняння з експериментально одержаними залежностями оптичної провідності монокристалічного хрому.

Анализ литературных данных свидетельствует о взаимосвязи решеточной и магнитной подсистем хрома, что предопределило проведение исследований изменений низкотемпературной пластичности и разрушения хрома в результате магниторешеточных превращений при термоциклировании в режиме <$E 373 symbol Л 77> K. Для исходных микролегированных Eu монокристаллов Cr (содержание примесей <$E C sub i~symbol Ы~10 sup -3> мас. %) с ориентациями [110] и [112] вдоль оси сжатия наблюдался монотонный роет предела текучести в интервале температур от комнатной до <$E T~=~T sub x~symbol Ы~170> K (<$E T sub x> - температура вязко-хрупкого перехода). При понижении температуры в интервале <$E T sub x~-~4,2> K образцы разрушались хрупко, с уменьшением напряжения разрушения, что обусловлено ростом локальных напряжений, связанных с концентраторами. В результате термоциклирования, сопровождаемого многократными фазовыми превращениями из парамагнитного в антиферромагнитные AF1 и AF2 состояния и обратно, наблюдалось снижение <$E T sub x> хрома на <$E symbol Ы~20> K. Эффект связывается с протеканием релаксационных процессов вблизи концентраторов напряжений вследствие перемещения стенок доменных структур и циклических стрикционных деформаций, компенсирующих изменение объема, вызванное перегревами и переохлаждениями образца из-за быстрого изменения температуры.