Оглавление:
Фазовые превращения в твердом состоянии
- Фазовый переход в твердом состоянии Фаза-это однородная часть системы, отделенная от другой части системы (фазы) границей раздела, в которой резко изменяется химический состав или структура. При кристаллизации чистых металлов система имеет две фазы: жидкую (расплавленный металл) и твердую (затвердевшее металлическое зерно). В твердых сплавах, этап может быть чистым зерном металла, зерном твердого раствора и зерном химического соединения. Многие металлы в жидком состоянии растворяют друг друга в произвольном соотношении.
В результате растворения образуется однородный жидкий раствор с равномерным распределением атомов металла между атомами других металлов. Благодаря этому взаимодействию, по сути, для того, чтобы равномерно распределить вещества в сплаве, они прибегают к плавлению. Некоторые металлы, которые сильно отличаются по размеру атома, не растворяются в жидком состоянии, в то время как другие растворяются в жидком состоянии.
При образовании сплавов в процессе затвердевания возможны различные взаимодействия компонентов. Людмила Фирмаль
В процессе кристаллизации, когда сила взаимодействия между однородными атомами больше силы взаимодействия между разнородными атомами, механическая смесь, состоящая из частиц чистого металла после кристаллизации, в этом случае твердый сплав имеет частицы чистого металла, а рядом с ним находятся другие частицы чистого металла. Такая форма взаимодействия вносит огромную разницу в свойства металлов, содержащихся в сплаве. Другой формой взаимодействия веществ, входящих в состав сплава, является образование твердого раствора.
Твердый раствор-это твердая фаза, в которой соотношение между компонентами изменяется. Как и чистые металлы, в твердых растворах атомы в пространстве располагаются естественным образом, образуя кристаллическую решетку. Это отличие от жидкого раствора. В твердом растворе одно из веществ, входящих в состав сплава, сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второе, утратив свою кристаллическую структуру, в виде отдельных атомов в первой кристаллической решетке, первое вещество является растворителем, а второе вещество растворимо.
- В зависимости от распределения атомов растворимых элементов различают твердый раствор введения, замещения и вычитания; независимо от типа твердого раствора они являются однофазными, а в случае твердого раствора, присутствующего в диапазоне концентраций, характерна связь типа металла. Минимальный размер атома имеет несколько металлоидов-образующих твердый раствор с водородом, азотом, углеродом, бором, металлом.. Однако даже эти элементы имеют размер зазора между атомами в кристаллической решетке металла чуть больше 12, так что при этом образуется твердый раствор, концентрация которого никогда не увеличивается. Он превысил 1-2%.
В твердом-замещенных решение, атомы растворимого элемента занимают место атомов основного материала. Беспорядочным твердым раствором называют жидкость, в любом месте которой атомы растворителя замещены чужеродными атомами. Размер атома растворимого элемента всегда отличается от размера атома растворителя (более или менее), поэтому при образовании твердого раствора замещения, кристаллической решетки ворителя металла, твердый раствор замещения может быть ограничен и неограничен. Одним из условий бесконечной растворимости является размерный фактор. Чем больше разница в атомном радиусе, тем меньше растворимость. При снижении температуры замещенного твердого раствора происходит процесс перераспределения атомов,
при котором атомы растворенного элемента занимают строго определенное место в решетке растворителя. Людмила Фирмаль
Такой твердый раствор называется упорядоченным твердым раствором, а его структура называется надстройкой. Некоторые элементы изменяют кристаллическую структуру в соответствии с изменениями внешних условий температуры и давления. В твердом состоянии Литий, Молибден, имеет объемно-центрированную кубическую решетку, алюминий, серебро, золото, платина-грань, а магний, цирконий-гексагональную. При изменении температуры может оказаться, что для одного и того же металла различные решетки более стабильны, чем те, у которых разные температуры. Это явление называется полиморфным.
Каждый вид решетки представляет собой аллотропную модификацию или модификацию. В полиморфном превращении металлов температура является наиболее важной. Превращение одной аллотропной формы в другую происходит при постоянной температуре, называемой температурой полиморфного превращения, с тепловым эффектом, подобным явлению плавления-затвердевания или испарения-конденсации. Это связано с необходимостью тратить некоторую энергию на реконструкцию кристаллической решетки.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
