Сила межатомного взаимодействия
Высота лее потенциальных барьеров определяется энергией связи атомов в кристаллической решетке. Поэтому фактором, определяющим потенциальный уровень жаропрочности, является прочность межатомных связей в кристаллах фаз, составляющих сплав. Основной фазой сплавов является твердый раствор. Повышение сил межатомного взаимодействия основы сплава — твердого раствора — играет очень важную роль в повышении жаропрочности, что было показано рядом исследований на сплавах железа, никеля и титана. Поэтому изучение влияния легирования на величину сил межатомного взаимодействия твердых растворов на основе ниобия представляет интерес при разработке ниобиевых сплавов сложного состава.
Сплавы для исследования приготовлялись плавкой в дуговой печи в среде аргона, предварительно очищенного пропусканием через расплавленный литий. В качестве шихты использовался промышленный ниобиевый порошок чистотой 98,7%, который после прессования в штабики подвергался вакуумному рафинированию при температуре, близкой к температуре плавления. Согласно данным спектрального и химического анализов в результате рафинирования металл освобождался от примесей свинца и кремния, в нем уменьшалось содержание углерода (до 0,1%), кислорода (до 0,001%), железа (до 0,04%) и водорода (до 0,0004%). Использовались легирующие элементы высокой чистоты. В качестве легирующих исследовались элементы, которые образуют с ниобием неограниченные твердые растворы при всех температурах (W, Мо, Та) либо достаточно широкие области растворимости (Ti, Re, Pd, Zr, Cr, Ir). В последнем случае концентрация легирующих элементов не превышала предела их растворимости в ниобии. При выборе легирующих элементов кроме растворимости элементов в ниобии принимались во внимание возможность повышения температуры рекристаллизации сплавов, улучшение их технологических свойств, а также повышение стойкости против окисления и газопоглощения.
В целях равномерного распределения легирующих элементов в слитках сплавы переплавлялись не менее пяти раз. В дальнейшем сплавы прокатывались в прутки на вакуумном прокатном стане при температурах 1100-1350° С в зависимости от состава сплавов.
