Структурообразование в многослойной реакционной системе Ti/Al

Abstract

Методами электронной микроскопии, рентгенофазового и дифференциального термического анализов изучены закономерности структурных и фазовых превращений при нагреве многослойной фольги Ti/Al, полученной способом электронно-лучевого осаждения из паровой фазы. Показано, что особенности формирования структуры многослойной фольги Ti/Al при послойном осаждении компонентов из паровой фазы обеспечивают объемную диффузию атомов титана в алюминий и зернограничную диффузию атомов алюминия в титан при термической обработке фольги и влияют на характер формирования ее структурно-фазового состояния. Установлено, что морфологические особенности формирования структуры фольги в условиях ее медленного нагрева определяются периодом чередования слоев и соотношением интенсивностей объемной и зернограничной диффузии. Уменьшение периода чередования слоев обеспечивает интенсивную фрагментацию слоев титана при термообработке фольги Ti/Al. Проведен анализ объемных изменений в фольге при протекании фазовых превращений. Показано, что большинство твердофазных реакций сопровождается уменьшением удельного объема фаз. Изменение объема при протекании твердофазных реакций приводит к формированию пустот в материале фольги и увеличению ее дефектности. Установлено, что формирование структурно-фазового состояния многослойной реакционной фольги при нагреве обеспечивается ее структурной самоорганизацией. Особенности формирования структуры многослойной фольги Ti/Al при нагребе будут влиять на формирование ее физических свойств и возможность практического использования.

Using the methods of electron microscopy, X-ray-phase and differential thermal analysis the regularities of structural and phase transformations were studied in heating of multilayer foil Ti/Al, produced by the method of electron beam deposition from vapor phase. It was shown that peculiarities of formation of structure of multilayer foil Ti/Al at layer-by-layer deposition of components from vapor phase provide the volume diffusion of titanium atoms into aluminium and grain-boundary diffusion of aluminium atoms into titanium at heat treatment of foil and influence the nature of formation of its structural-phase state. It was found that morphological features of formation of foil structure under conditions of its slow heating are defined by a period of layers alternation and ratio of intensities of volume and grain-boundary diffusion. The decrease in period of layers alternation provides intensive fragmentation of titanium layers at heat treatment of foil Ti/Al. Analysis of volume changes in foil during proceeding of phase transformation was carried out. It was shown that most solid-phase reactions are accompanied by decrease in specific volume of phases. The change of volume during proceeding of solid-phase reactions leads to the formation of voids in foil material and increase in its defectiveness. It was found that formation of structural-phase state of multilayer reaction foil during heating is provided by its self-organizing. Peculiarities of formation of structure of multilayer foil Ti/Al during heating will influence the formation of its physical properties and possibility of practical application.