Лекция №10 Промежуточные фазы в сплавах

1. Твердые растворы на основе химического соединения.

Установлено, что способность к образованию твердых растворов присуща не только чистым элементам, но и химическим соединениям. В этих случаях сохраняется решетка химического соединения АnВm , но избыточное количество атомов, напримерВ, растворяется, заменяя в решетке какое-то количество атомовА. Возможно также растворение и третьего элементаСв химическом соединении. В этом случае атомыСзаменяют в узлах кристаллической решетки атомыАилиВ.

Очевидно, что при образовании твердых растворов на базе химического соединения формула химического соединения уже не отвечает действительному соотношению атомов в соединении.

Образование твердых растворов на базе химических соединений может сопровождаться и тем, что отдельные узлы в решетке оказываются незанятыми атомами. Такие твердые растворы на базе химических соединений называются растворами вычитания.

2. Упорядоченные твердые растворы.

В обычных твердых растворах атомы растворенного элемента распределяются в решетке растворителя беспорядочно. Однако при известных условиях атомы занимают определенные места в узлах решетки, т. е. переходят к упорядоченному расположению. Подобный процесс называют упорядочением, а твердый раствор в таком состоянии – упорядоченным.Процесс упорядочения является диффузионным (т.е. превращение сопровождается перемещением атомов). Упорядочение может быть полным и неполным. При упорядочении изменяются периоды решетки, но не изменяется ее строение.

Упорядоченные твердые растворы являются промежуточными фазами между химическими соединениями и твердыми растворами. В отличие от химических соединений, онисохраняют решетку растворителя.

3 Электронные соединения (фазы Юм – Розери)

Этот вид соединений образуется между двумя металлами из следующих групп: Сu, Аg,Au,Fe,Co,Ni,Pd,Ptcодной стороны иBe,Zn,Cd,Al, Sn, Si –cдругой. Соединения эти, как показал английский физик Юм – Розери, характеризуются определенным отношением валентных электронов к числу атомов (3/2, 21/13 или 7/4), причем каждому отношению соответствует определенная кристаллическая решетка. Обычно, в системе наблюдаются все три фазы. Например, в системе Сu–Znсоединение Сu¹Zn²(отношение валентных электронов к числу атомов равно 3/2) имеет решетку ОЦК, соединение Сu₅⁽¹⁾Zn₈⁽²⁾(21/13) имеет сложную кубическую решетку, содержащую 52 атома на ячейку и, наконец, соединение Сu¹Zn₃²(7/4) имеет гексагональную решетку.

В фазах Юм – Розери нет упорядоченного расположения атомов.Это отличает их от химических соединений. Однако, у них определенное соотношение атомов и отличная от составляющих элементов кристаллическая решетка – т.е. признаки химического соединения.

4. Фазы Лавеса.

Названы в честь английского физика Лавеса. Имеет стехиометрическую формулу АВ2, образуются между элементами, атомные диаметры которых находятся приблизительно в соотношении 1:1,2.

Большинство фаз Лавеса может быть отнесено к следующим трем типам:

Тип МgCu₂(имеет сложную кубическую решетку)

Тип МgZn₂(сложная гексагональная решетка)

Тип МgNi₂(сложная гексагональная решетка, но отличается от МgZn₂)

Встречаются как упрочняющие фазы в жаропрочных сплавах.

8.Фазы внедрения.

Образуют металлы переходных групп с металлоидами, имеющих малый атомный радиус.(Н, N,C). Фазы внедрения образуются, если отношение атомного радиуса металлоида к атомному радиусу металла равно или меньше 0,59. В этом случаеатомы металла образуют простые решетки, а атомы металлоида внедряются в поры такой решеткив определенные места.В этом состоит особенность строения решеток фаз внедрения.

Эти фазы удовлетворяют условиям, характеризующим химические соединения они имеют соотношение атомов, укладывающиеся в простые формулы и образуют решетки, отличные от решеток элементов, составляющих данную фазу внедрения.