Оглавление:
Твердые растворы замещения и внедрения; промежуточные фазы; сверхструктуры
- Замещение и введение твердого раствора, промежуточной фазы, надстройки Твердый раствор представляет собой фазу, в которой один из компонентов сплава удерживает свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов, варьируя их размер(периодичность), располагаются в решетке первого компонента. Твердый раствор, состоящий из двух компонентов, имеет одну решетку и одну фазу. Существуют твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения. При образовании твердого замещенного раствора атом растворенного компонента вытесняет часть атомов растворителя в его кристаллической решетке.
При кристаллизации чистых металлов система имеет две фазы: жидкую (расплавленный металл) и твердую (затвердевшее металлическое зерно). В твердых сплавах, этап чистое зерно металла, зерно твердого раствора и зерно химического соединения. Все 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. Некоторые металлы, которые сильно отличаются по размеру атома, не растворяются в жидком состоянии и не 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. Твердым раствором называют твердую фазу, в которой соотношение между компонентами изменяется
Подобно чистым металлам, в твердом растворе атомы в пространстве естественным образом располагаются, 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, первое вещество из отдельных атомов в первой кристаллической решетке является растворителем, а второе вещество растворимо. В зависимости от особенностей распределения атомов 21B-растворимых элементов, различают твердые растворы введения, замещения и вычитания. Независимо от типа твердого раствора, общего для них, они являются однофазными и присутствуют в диапазоне концентраций.
- Для твердых растворов характерна металлическая связь. В твердых растворах атомы растворимых элементов распределяются в кристаллической решетке растворяющих металлов, занимая пространство между их атомами. Ранее было замечено, что в металлах атомы в кристаллической решетке расположены близко друг к другу, а пустоты между ними малы. Только атомы очень малого размера могут быть помещены в такие пустоты. Минимальный размер атома имеет несколько металлоидов-образующих твердый раствор с водородом, азотом, углеродом, бором, металлом..
Но даже с этими элементами размер атомов несколько превышает размер межатомного зазора в кристаллической решетке металла, поэтому при образовании твердого раствора решетка при этом искажается, концентрация твердого раствора никогда не будет выше: она редко превышает 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 атомов растворимого элемента отличается от размера атомов растворителя (их больше или меньше), так что при образовании твердого раствора замещения образуются кристаллы металлического растворителя.
Твердые альтернативные решения могут быть ограничены и неограниченны. Людмила Фирмаль
Одним из условий неограниченной растворимости является размерный фактор: чем больше разница в атомном радиусе, тем меньше растворимость. При понижении температуры в замещающем твердом растворе происходит процесс атомарного перераспределения, в результате которого атомы растворенного элемента занимают строго определенное место в решетке растворителя, такой твердый раствор называют упорядоченным твердым раствором, а его структуру-надстройкой. Температура перехода упорядоченного состояния в упорядоченное состояние называется точкой Курнакова. Упорядоченный твердый раствор характеризуется большей твердостью, пластичностью и электрическим сопротивлением. Их можно считать промежуточной фазой между твердым раствором и соединением.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
