Сплавы получаются путем с плавления, спекания или одновременного осаждения из газовой фазы отдельных компонентов. Компоненты могут вступать во взаимодействие друг с другом, образуя фазы системы.
СПЛАВЫ
о тс у тс тв ие взаимодействия компонентов, фазы так ой системы чистые компоненты, например Fe-Pb.
взаимодействие компонентов – фаза – новая однородная часть системы, имеющая свой тип кристаллической решетки, состав, свойства и отдельная от других частей систем ы поверхностью раздела.
ФАЗЫ
жидкие растворы
тв ер д ые растворы
промежуточные фазы (химические с оединения)
I
I
тенденция к правильному расположению атомов на определенном расстоянии, характерном для данной Т0 – ближний порядок.
один из компонентов сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других располагаются в решетке первого, изменяя ее размеры.
Тип кристалли
ческой решетки,
отличный от ре
шетки компонен-
то в , в соединении
всегда сохраня
ется простое
кратное соотно
шение компонен-
то в АmBn, Т0 пла
вления постоян
на, свойства хи
мического со
единения резко
отличаются от
свойств компо
нентов.
атомы компонентов В и С в решетке компонента А (растворитель)
ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ обозначение - а, у, 5, 8и т.д. микроструктура не отличается от микроструктуры чистого компонента.
ЗАМЕЩЕНИЯ – атомы растворенного компонента заменяют атомы в узлах решетки растворителя.
А – атом растворителя; В – атом растворенного компонента.
Твердые растворы замещения – ограниченные и неограниченные.
Неограниченные тв е р д ые растворы образуются при условии:
1) одинаковый (изоморфный) тип решетки компонентов;
2) различие атомных радиусов ≤ 8 – 15 %;
3) близкое расположение в периодической системе. Неограниченно растворяются Сu-Ni, Ag-Au, V-Ti и т.д.
ВНЕД РЕНИЯ – атомы растворенного компонента располагаются в ме-жузлиях (пустотах) кристаллической решетки растворителя.
Твердые растворы внедрения всегда ограниченные. Образуются при условии:
< 0,59; |
Rрастворенного(В) Rрастворителя(А)
Чаще всего тв ер дые растворы этого типа образуют переходные металлы Fe, Mn, Co, Ti, Mo, W, V, Zr и др. с металлоидами – С, N, O, H.
Промежуточные фазы (химические соединения) – состав может быть выражен формулой АmBn, где m и n – простые числа. Промежуточные фазы, образованные между металлами, носят название интерметаллиды.
образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном, кристаллическом строении, а так ж е большее отличие в размерах атомов.
НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ФАЗ
I
фазы внедрения – образуют переходные металлы и неметаллы с малым атомным радиусом – С, N, B, H – карбиды, нитриды, бориды. Формула: М4Х (Fe4N, Mn4N), M2X (W2C, Fe2N и др.). Простая кубическая или гексагональная решетка (отличная от решетки компонентов). На базе решеток фаз внедрения образуются тв е р д ые растворы вычитания.
фазы Лавеса - имеют формулу АВ2 и образуются между компонентами А и В при соотношении атомных диаметров Da/Dв ~ 1,1 – 1,6. Решетка ГПУ. MnZn2, MgNi2 или ГЦК – TiBe2, TiCr2, FeW2, FeMo2 и т.д.
электронные с оединения – имеют определенное соотношение числа валентных электронов к числу атомов в кристаллической ячейке (определенную электронную концентрацию). Образуются между одновалентными (Cu, Ag, Au, Li, Na) или переходными металлами (Fe, Mn, Co и др.) и простыми металлами с валентностью 2-5 (Be, Mg, Zn, Al и др.)
электронная концентрация 3/2 (1,48) – решетка ОЦК, сложная кубическая, гексагональная, обозначение β. CuBe, CuZn, Cu3A l и др.
электронная концентрация 21/13 (1,62) – сложная решетка, обозначение γ.
Cu5Zn8, Fe5Zn21, Cu5Sn8 и др.
электронная концентрация 7/4 (1,75) ГПУ решетка, обозначение ε. CuZn3, Cu3Si, Cu3Sn и др.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ
1. Что называется фазой? Какие фазы могут образоваться в металлических сис-те м ах ?
2. Что та к о е тв е р д ый раствор, какие типы тв е р д ых растворов вы знаете?
3. Что представляет из себя микроструктура тв ер д о г о раствора?
4. Условия образования неограниченных тв е р д ых растворов. Во з м о ж н а ли неограниченная растворимость углерода и азота в железе?
5. Приведите примеры химических соединений металла с металлом. Как они называются?
6. Приведите примеры химических соединений металла и неметалла, их названия.
7. Что та к о е электронное соединение?
8. Какие компоненты образуют фазы внедрения?
Задача № 1
Неограниченно растворяются друг в друге Cu и Ni. Объясните, приведите причины, которые определяют подобное взаимодействие компонентов.
Задача № 2
По ч е м у никель неограниченно растворяется в железе модификации γ и ограниченно в железе модификации α?
Задача № 3
Какие соединения могут образовать между собой медь и цинк, медь и алюминий, железо и азот, железо и водород?