Aurelio, Gabriela (2003) Propiedades estructurales y estabilidad termodinámica de fases metaestables en aleaciones Zr-Nb y Ti-V / Structural properties and thermodynamic stability of metastable phases in the Zr-Nb and Ti-V systems. Tesis Doctoral en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En esta Tesis se presenta un estudio experimental y un análisis fenomenológico detallado de las propiedades estructurales y estabilidad relativa de las fases metaestables en aleaciones Zr-Nb y Ti-V y sus elementos constitutivos. En particular, una parte de esta Tesis intenta dar respuesta a algunos interrogantes planteados en un trabajo anterior (G. Grad, Tesis Doctoral, IB, Argentina, 1999) relacionados con las características del enlace químico y la sistemática de distancias interatómicas en la fase metaestable #OMEGA# . En esta Tesis se realizó un análisis exhaustivo de la llamada Correlación de Jamieson de distancias interatómicas en#OMEGA# , mediante un estudio detallado del modelo de Pauling y un análisis estructural de la transición #beta# #-># #OMEGA#. Se realizó además un estudio experimental en aleaciones Zr-Nb y Ti-V acerca del ordenamiento atómico en la fase#OMEGA# y del comportamiento de las distancias interatómicas. Combinando todos los resultados obtenidos, se presenta una nueva imagen estructural que permite comprender la sistemática de distancias interatómicas observada en la Tesis de Grad. Mediante la técnica de difracción de neutrones y análisis Rietveld se generó una extensa base de datos sobre las estructuras metaestables obtenidas por templado de aleaciones desde alta temperatura: #beta#^q, #alpha#^q y #OMEGA#^q. Un objetivo fundamental de esta Tesis ha sido cuantificar el efecto de la composición sobre las propiedades estructurales de dichas fases en aleaciones Zr-Nb y Ti-V. La base de datos generada fue utilizada en el análisis de diversos problemas relacionados con las propiedades estructurales, la estabilidad relative de fases y la coexistencia de fases. La variación con la composición de los parámetros estructurales en aleaciones Zr-Nb y Ti-V fue combinada en forma consistente con un análisis crítico de otros datos existentes en la literatura para extraer información indirecta sobre fases metaestables en los elementos puros, a las cuales no se puede acceder en forma experimental. La estabilidad relativa de las fases metaestables y su evolución hacia el equilibrio termodinámico en aleaciones Zr-Nb fue estudiada mediante técnicas de termodifracción y microscopía analítica. Se estudiaron las propiedades estructurales de las aleaciones durante tratamientos isotérmicos, en función de la temperatura, tiempo de recocido y composición de las fases presentes. El estudio de las propiedades de alta temperatura de aleaciones y elementos permitió cuantificar los cambios de composición que ocurren durante los tratamientos térmicos, los cuales fueron corroborados mediante mediciones de microscopía analítica. Finalmente, los resultados de esta Tesis abren la posibilidad de utilizar este tipo de experimentos para realizar aportes al conocimiento de los diagramas de fases estables y/o metaestables de los sistemas Zr-Nb y Ti-V
Resumen en inglés
The structural properties and relative stability of metastable phases have been studied in the Zr-Nb and Ti-V systems. The first part of this Thesis is connected to a previous work performed in our Group (G. Grad, PhD Thesis, Instituto Balseiro, Argentina, 1999). It presents a phenomenological analysis of the systematics of interatomic distances in the omega (#OMEGA# ) and bcc (#beta#) phases of the transition metals, which concerns a parameter entering into Pauling’s resonating-valence- bond-theory and the structural and bonding properties of the #OMEGA# and #beta# phases. Neutron diffraction experiments in Zr-Nb and Ti-V alloys are reported, aimed at studying possible atomic ordering in the #OMEGA# phase and the composition dependence of its interatomic distances. An extensive neutron diffraction study was performed on a series of Zr-Nb and Ti-V alloys quenched from high temperatures, where #beta# is the stable phase. Upon quenching, three metastable structures are formed, viz., the hcp (#propor to#^q) phase, the #OMEGA#^q phase, and the untransformed #beta#^q phase. The structural properties of these metastable phases were determined as a function of the Nb and V contents to generate a reliable experimental database. With such data, a series of issues are discussed related to the structure, relative stability, and phase relations in the alloys and its constitutive elements. The effect of composition upon the lattice parameters of the metastable #beta#^q and #OMEGA#^q phases was combined in a consistent way with a critical analysis of structural and thermophysical data on the metastable phases of Ti and Zr. The relative stability of the metastable #propor to#^q, #OMEGA#^q and #beta#^q phases in Zr-Nb alloys, and its evolution towards thermodynamic equilibrium, were studied combining neutron thermodiffraction and analytical electron microscopy techniques. During isothermal heat treatments performed at high temperature, the structural properties of the alloys were determined as a function of temperature, time and composition. A method of analysis was applied to the data which involves a reference behaviour based on the composition and temperature dependence of the lattice parameters of the #OMEGA# and #beta# phases. Such analysis leads to a consistent picture of the isothermal reactions occurring at high temperature which involve composition changes in the #OMEGA# and #beta# phases. Using microanalysis techniques, these composition changes were directly determined in aged Zr-Nb alloys. Finally, the results in the present work open up the possibility of using neutron diffraction experiments to gain insight into the stable and metastable phase diagrams of the Zr-Nb and Ti-V systems
| Tipo de objeto: | Tesis (Tesis Doctoral en Física) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Difracción; Neutrones; Termodinámica; Fases metaestables; Aleaciones; Circonio; Titanio; Soluciones sólidas; Estructura cristalina; Cristalografía; Estabilidad; Fases; Transformaciones de fases; Neutron diffraction; Thermodynamics; Metastable states; Zirconium alloys; Titanium alloys; Solid solutions; Crystal structure; Crystallography; Phase stability; Phase transformations; |
| Materias: | Física |
| Divisiones: | Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Física de metales |
| Código ID: | 13 |
| Depositado Por: | Administrador RICABIB |
| Depositado En: | 28 Abr 2010 15:45 |
| Última Modificación: | 28 Abr 2010 15:45 |
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