1. Интерметаллические соединения (существующие фазы, фаза Лавеса, сходство и различие со сплавами)

ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ - химические соединения двух или нескольких металлов между собой. Интерметаллиды, как и другие химические соединения, имеют фиксированное соотношение между компонентами(АВ, АВ2, АВ3, А2В, А3В). Относятся к металлическим соединениям, или металлидам. Интерметаллиды образуются в результате взаимодействия компонентов при сплавлении, конденсации из пара, а также при реакциях в твердом состоянии вследствие взаимной диффузии, при распаде пересыщенного твердого раствора одного металла в другом, в результате интенсивной пластической деформации при механическом сплавлении. В противоположность твердым растворам интерметаллиды имеют кристаллическую структуру, отличную от структур исходных металлов. Два металла могут образовывать между собой не одно, а несколько соединений, например, NaSn3, NaSn2, NaSn, Na4Sn3, Na2Sn, Na4Sn и др., существующие лишь в определенных пределах состава и температуры.

Среди двойных интерметаллидов наиболее распространены соединения Курнакова, фазы Лавеса, фазы Юм-Розери, s-фазы, s-подобные фазы. Особенно многочисленными являются соединения Курнакова, характеризующиеся упорядоченным расположением атомов компонентов. Которые имеют составы АВ, А2В, А3В, однако в силу металлического характера связи, фазы могут обладать широкими областями гомогенности. Фазы Лавеса - соединения состава АВ2 (реже АВ) - образуются обычно при определенном соотношении атомных радиусов компонентов rА/rВ и обладают узкими областями гомогенности. При взаимодействии металлов подгруппы Iб, а также некоторых переходных с металлами подгрупп IIIa, IVa, IIб-Vб при условии достаточно малого различия в величинах атомных радиусов компонентов образуются фазы Юм-Розери, часто называемых также электронными соединениями. s-Фазы образуют переходные металлы главным образом подгрупп Vб, VIб с металлами подгрупп VIIб, VIIIб также при условии достаточно малого различия в величинах их атомных радиусов. s-Подобные фазы, например, m-, c-, Р-фазы, сходны по кристаллической структуре с s-фазами, но все же имеют небольшие отличия.

• Фазы Лавеса образуются атомами двух сортов A и B, причем атом сорта A всегда имеет больший атомный радиус (R), чем атом сорта B, причем существует идеальное соотношение радиусов компонентов RA:RB=1.225. К фазам Лавеса относятся соединения, кристаллизующиеся в несколько родственных структурных типов, из которых наиболее многочисленными являются три нижеследующих:

• гексагональный тип MgZn2, 12 атомов в элементарной ячейке;

• кубический тип MgCu2 ,24 атома в элементарной ячейке;

• гексагональный тип MgNi2, 24 атома в элементарной ячейке.

Все эти структуры имеют схожее расположение атомов, которое проявляется в идентичных координационных полиэдрах (многогранник, образованный атомами одного сорта вокруг атомов другого). Так, во всех фазах Лавеса координационный полиэдр вокруг атома сорта A представляет собой так называемый Лавесовский полиэдр, имеющий форму усечённого тетраэдра. Сами же атомы сорта A располагаются в алмазоподобной подрешётке. Все фазы Лавеса являются политипами, то есть имеют разный порядок укладки одинаковых структурных единиц, в качестве которой в данном случае выступает многослойный «сэндвич».

• Главный фактор, определяющий состав и строение фаз Юм-Розери, - электронная концентрация nэл, равная отношению числа валентных электронов к числу атомов в решетке интерметаллида. Структуры этих интерметаллидов повторяют характерные структуры металлов. Для двойных интерметаллидов установлены следующие типы электронных соединений: в области значений nэл ок. 3/2 образуются b-фазы Юм-Розери структурных типов b-латуни, CsCl, b-Mn, Mg; ок. nэл = 21/13 - g-фазы со структурой типа g-латуни; ок. nзл = 7/4 - e-фазы структурного типа e-латуни. Значения nэл соответствуют границам области гомогенности (для компонента в более высокой степени окисления) данной фазы. Другой случай проявления ограничивающего действия фактора электронной концентрации известен для трехкомпонентных систем, например, для MgCu2 -MgAl2, когда замещение меди алюминием приводит к последовательной смене структурных типов от MgCu2 (nэл = 1,33-1,73) к MgNi2 (nэл= 1,81-1,95) и к MgZn2 (nэл = 1,98-2,05).

Для интерметаллидов с преобладающей металлической связью характерны свойства металлов, прежде всего более или менее значительная способность к пластической деформации. Все же многие интерметаллиды отличаются низкой пластичностью и сообщают повышенную хрупкость сплавам, в которых они являются одной из структурных составляющих.