Изучение монокристаллов тугоплавких металлов
Развитие металловедения, металлофизики и физикохимии на монокристаллическом уровне - актуальная задача самого ближайшего будущего. Регулярное распределение атомов в пространстве наряду с их электронным строением - основной фактор, определяющий все физические, химические, технологические и эксплуатационные свойства металлических материалов.

Температурные зависимости механических свойств - удлинения, ударной вязкости, сужения шейки образца при разрыве, угла изгиба, временного сопротивления предела текучести, твердости, давления и т.д. ("диаграммы пластичности") - дают возможность уточнить температурный интервал обработки давлением металлов и сплавов. К сожалению, такие данные для редких и тугоплавких металлов и сплавов накоплены еще в недостаточном объеме. Их знание дает возможность выбрать для деформации температурную область, в которой минимальное для данных металлов и сплавов сопротивление деформации сочетается с хорошей пластичностью.

С увеличением расстояния по горизонтали между ликвидусом и солидусом усиливается дендритная ликвация твердых растворов и уменьшается жидкотекучесть, т.е. способность сплава к заполнению формы. Это обусловлено взаимосвязью процессов кристаллизации и диффузии. При увеличении расстояния между ликвидусом и солидусом по горизонтали требуется более интенсивное протекание диффузии для получения равновесных концентраций фаз. В условиях неполного протекания диффузии в твердом растворе сохраняется большая разность концентраций в разных объемах дендрита. В случае непрерывной растворимости компонентов в жидкой и твердой фазах наибольшее расстояние по горизонтали между ликвидусом и солидусом наблюдается в средней части диаграммы. Именно сплавы этих составов характеризуются наименьшей жидкотекучестью.

Физические и химические свойства сплавов, их поведение при обработке и в процессе службы определяются характером взаимодействия компонентов, т.е. типом диаграмм состояния. Разработка научно обоснованной технологии производства сплавов, рациональный выбор режимов плавки, их обработки давлением, термической обработки невозможны без знания диаграммы состояния данной системы, к которой относятся интересующие нас сплавы.
Рассматривая некоторые конкретные сплавы редких и тугоплавких металлов, мы на отдельных примерах показали, как химический и фазовый составы сплавов определяют их физические свойства и температурные условия применения. Например, верхний температурный предел применения некоторых сплавов тугоплавких металлов определяется в ряде случаев стабильностью карбидной фазы, которой они упрочняются. При достижении определенной температуры карбидная фаза растворяется и сплавы, соответственно, резко разупрочняются. В твердом состоянии предельная температура применимости сплава определяется температурами солидуса или превращения в твердой фазе для полиморфных металлов. Конечно, применимость сплава определяется не только особенностями фазовых превращений в данном температурном интервале, но и другими факторами, связанными с условиями его службы, например взаимодействием с компонентами окружающей среды, напряженным состоянием и т.д.

Фазовые превращения при пластической деформации вызваны изменениями температуры под действием напряжений или диффузионными процессами. Возникающие в напряженном материале диффузионные процессы направлены к выравниванию напряженного состояния. При этом диффузия атомов твердых растворов приводит к понижению упорядоченности, расслоению концентраций и выделению новых фаз, особенно в пересыщенных твердых растворах. В многофазных сплавах диффузионное выравнивание напряженного состояния может привести к обмену атомов между фазами и как следствие этого к изменению количественного соотношения между фазами и их химического состава.