Твердые растворы

Твердые растворы: составляют основу большинства конструкционных материалов, твердые растворы являются фазами переменного состава, твердые растворы по свойствам наиболее близки к металлу растворителю т.к. сохраняют его кристаллическую решетку.

В зависимости от способа размещения атомов элементов растворителя и элемента растворимого, твердые растворы разделяются на 3 типа: замещение, внедрение, вычетание.

Твердые растворы замещения – атомы растворенного вещества В располагаются в узлах кристаллической решетки растворителя А замещая их.

Атомы растворимого элемента располагаются в решетке растворителя хаотически, вокруг них возникают локальные искажения кристаллической решетки, которые приводят к изменению периода решетки, поэтому наступает такой момент, когда дальнейшая растворимость становится невозможной.

наступает предельная растворимость элемента В в элементе А. Неограниченная растворимость в двух элементах возможна при соблюдении условий:

1. элементы А и В должны иметь один тип кристаллической решетки

2. радиусы атомов элементов А и В должны отличаться не более чем на 15%

3. они должны иметь сквозную электронную структуру (число валентных электронов)

В некоторых твердых растворах возможно возникновение так называемого упорядочения, когда атомы каждого элемента образует свою подрешетку.

Упорядочение происходит при определенной температуре, которая называется температура Курнакова. Твердые растворы как правило более прочные и менее пластичные чем образующие их металлы.

Твердые растворы внедрения

Образуются между металлами и элементами с малыми атомными радиусами (бор, углерод, водород, кислород, азот).

Атомы растворимого вещества В располагаются в межузлах решетки растворителя А. Твердые растворы внедрения всегда бывают ограниченными.

Основным условием возможности образования твердого раствора внедрения является размерный фактор.

1. R_П – размер поры, должен быть меньше радиуса растворяемого атома иначе не возникнет прочной связи.

R_П <R_X

2. Отношение радиусов атома растворимого элемента к радиусу основного металла должно быть меньше эмпирической константы

Образование твердых растворов внедрения вносит более значительное искажение в кристаллическую решетку, поэтому свойства в этом случае изменяются сильнее чем при образовании твердых растворов замещения.

Твердые растворы вычитания

Этот вид растворов возникает на основе некоторых химических соединений и характеризуются отсутствием атомов в некоторых узлах кристаллической решетки.

В.№19 Строение сплавов. Понятия: сплав, компонент, фаза, структура, промежуточная фаза. Типы промежуточных фаз: химические соединения, электронные соединения, фазы внедрения, фазы Лавеса.

Строение сплавов.

Чистые металлы имеют низкую прочность, поэтому редко используются в качестве конструкционных материалов. Большее применение нашли место сплавы.

Сплавами называют сложные вещества полученные сплавлением нескольких элементов. Элементы или химические соединения образующие сплав называют компонентами, элементы в сплавах могут по разному взаимодействовать между собой образуя различные кристаллические фазы.

Фазой называется однородная часть металла или сплава имеющая определенный химический состав, тип кристаллической решетки, свойства, и отделенные от других частей поверхностью раздела. Под структурой понимают форму, размеры и взаимное расположение фаз в сплаве. В зависимости от атомно-кристалической структуры фазы разделяются на твердые растворы и промежуточные фазы.