» » Марганец-медь-олово
05.02.2015

Сплавы системы марганец—медь—олово представляют некоторым образом исторический интерес, поскольку в сплавах, составленных из немагнитных элементов этой системы, Гейслер впервые обнаружил ферромагнетизм. Это открытие вы звало значительный интерес, и Старк и Гаупт показали, что олово может быть заменено алюминием, мышьяком, сурьмой, висмутом или бором, причем эта замена не вызывает потери ферромагнетизма. Вся эта группа сплавов известна под названием гейслеровых сплавов.
Пирсон впервые показал, что все магнитные сплавы в системах Cu—Mn—Al и Cu—Mn—Sn содержат объемноцентрированную кубическую β-фазу, в которой атомы алюминия и олова расположены определенным правильным образом. Впоследствии Брэдли и Роджерс, а также Гейслер показали, что атомы меди и марганца также занимают упорядоченные положения, а полностью упорядоченная структура соответствует формулам Cu2MnAl или Cu2MnSn.
Капарелла и Хультгрен дали систематический обзор магнитных свойств и степени упорядочения β-фазы в системе Mn—Cu— Sn (рис. 125). Фаза β устойчива только при высоких температурах, но может быть зафиксирована закалкой с температур в интервале 640—715°.
Было обнаружено упорядочение различной степени в β-фазе, в которой широко варьировался состав; на основании высокотемпературной рентгенографии было показано, что упорядочение Cu2MnSn имеет место при 630°. Капарелла и Хультгрен пришли к выводу, что сплавы, вероятно, являются упорядоченными до температуры плавления. Параметр решетки составляет 6,168А при 25°. На рис. 126 представлена зависимость магнитного момента насыщения от состава. Предельные значения ограничены сплавами, имеющими большой интервал упорядочения; максимальный ферромагнетизм соответствует идеально упорядоченному составу Cu2MnSn (показан черной точкой на рис. 126), который имеет магнитный момент насыщения δ0 = 76,65 эрг/гс. Это значение — самое высокое для всех известных сплавов Гейслера.
Марганец-медь-олово

Капарелла и Хультгрен нашли, что значение насыщения соответствует 4,14 магнетонам Бора на атом марганца при полностью упорядоченном составе.
Строение и свойства сплавов, содержащих 0—23% (вес.) Mn и 0,17% (вес.) Sn, исследовали Блэйд и Кэтсбертсон. Их результаты не подтверждают ранних данных Bepo, но подтверждают положение Капарелла и Хультгрена о том, что β-фаза неустойчива при низких температурах. На рис. 127 приведены псевдобинарные сечения при содержании 5; 10; 15 и 20% (вес.) Mn. Температура распада β-фазы меняется при увеличении содержания марганца в пределах 500—600°. δ'-фаза, в которую превращается β-фаза, не является изоморфной с δ-фазой системы Cu—Sn, имеющей структуру γ-латуни. δ'фаза имеет гексагональную структуру, а = 2,852, с = 4,014 А. Марганец снижает растворимость олова в α-твердом растворе на базе меди. При 650° растворимость в отсутствие марганца составляет приблизительно 16% Sn, но затем уменьшается до 5—8% при содержании 20% Mn.
Марганец-медь-олово

Выделение δ'-фазы внутри α-твердого раствора ниже эвтектоидной температуры приводит к улучшению механических свойств. Однако эти выделения в закаленных сплавах вызывают и значительную хрупкость. Холодная деформация влияет на процессы дисперсионного твердения и, следовательно, на получаемые механические свойства. По данным Блэйда и Кэтсбертсона, при комбинированной термомеханической обработке могут быть получены значения предела прочности на растяжение 56—60,8 кг/мм2 и удлинения около 40%. Кроме того, эти исследователи указывают, что сплавы, содержащие более 15% Mn и более 6% Sn, имеют белый цвет.