3 Фази в металевих сплавах
Сплави отримують шляхом сплавлення, спікання або одночасного осаджування з газової фази окремих компонентів.
СПЛАВИ
Відсутність взаємодії компонентів, фази такої системи чисті компоненти, наприклад
Fe-Pb
Взаємодія компонентів – фаза – нова однорідна частина системи, яка має свій тип кристалічної решітки , склад, властивості та відокремлена від інших частин системи поверхнею розділу
ФАЗИ
Рідкі розчини
Тверді розчини
Проміжні фази
Тенденція до правильного розташування атомів на визначеній відстані, характерній для даної температури – ближній порядок
Один з компонентів зберігає свою кристалічну решітку, а атоми інших розташовуються в цій решітці, змінюючи її розміри
Тип кристалічної решітки відмінний від решіток компонентів, в сполуці завжди зберігається просте кратне співвідношення компонентів АтВп. Температура плавлення постійна , властивості хімічної сполуки різко відрізняються від властивостей компонентів
ТВЕРДІ РОЗЧИНИ
Позначення α,γ,δ,β тощо
Мікроструктура не відрізняється від мікроструктури чистого компонента
Заміщення атоми розчиненого компонента заміщують атоми у вузлах решітки розчинника
А – атом розчинника
В- атом розчиненого компонента
Тверді розчини заміщення бувають обмежені і необмежені.
Необмежені тверді розчини утворюються за умови :
Однаковий (ізоморфний) тип кристалічної решітки компонентів;
Різниця атомних радіусів ≤ 8-15%;
Близьке розташування в періодичній системі.
Необмежено розчиняються Cu-Ni,Ag-Au,V-Ti та ін.
Впровадження - атоми розчиненого компонента розташовуються у міжвузлях ( порожнинах) кристалічної решітки розчинника.
Тверді розчини впровадження завжди обмежені. Утворюються за умови :
R розчиненого (В)< 0,59
R розчинника (А)
Найчастіше тверді розчини цього типу утворюють перехідні метали Fe, Mn, Co, Ti, Mo, W,V,Zr та ін. з металоїдами С, N, О, Н
У деяких сплавах можливе впорядкування твердого розчину - атоми компонентів займають визначене положення в решітці
Проміжні фази – хімічні сполуки, склад може бути виражений формулою АтВп , де т і п прості числа.
Проміжні фази, утворені між металами, мають назву інтерметаліди
Утворюються між компонентами, що мають значну різницю в електронній, кристалічній будові, а також велику різницю в атомних розмірах
НАЙБІЛЬШ ВАЖЛИВІ РІЗНОВИДИ ПРОМІЖНИХ ФАЗ
Фази впровадження утворюють перехідні метали і неметали з малим атомним радіусом - С, N, В, Н – карбіди, нітриди, бориди. Формула Ме4Х (Fe4N, Mn4N), Ме2Х (W2C, Fe2N та ін.)
Проста кубічна або гексагональна решітка, що відрізняється від решіток компонентів. На базі решіток фаз впровадження утворюються тверді розчини віднімання.
Фази Лавеса мають формулу АВ2 та утворюються між компонентами А і В при співвідношенні атомних діаметрів DA/DB ~ 1,1-1,6. Решітка ГПУ. MnZn2, MgNi2 ,або ГЦК - TiBe2, TiCr2,FeW2, FeMo2 та ін.
Електронні сполуки – мають визначене співвідношення валентних електронів до числа атомів в кристалічній комірці (визначену електронну концентрацію). Утворюються між одновалентними (Cu,Ag,Au,Li,Na)або перехідними металами (Fe, Mn, Co, Ti, Mo, W,V) та простими металами з валентністю 2-5 (Ве,Мg, Zn, Аl)
До змісту
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ
1 Дайте визначення фази. Які фази можуть утворюватись в металевих системах?
2 Дайте визначення твердого розчину. Які типи твердих розчинів ви знаєте ?
3 Що представляє собою мікроструктура твердого розчину ?
4 Вкажіть умови утворення необмежених твердих розчинів. Чи можлива необмежена розчинність вуглецю і азоту в залізі ?
5 Наведіть приклади хімічних сполук металу з металом. Як вони називаються ?
6 Наведіть приклади хімічних сполук металу і неметалу, вкажіть їх назву.
7 Вкажіть компоненти, що утворюють фази впровадження.
ЗАДАЧІ
Задача 1
Cu і Nі необмежено розчиняються один в одному. Наведіть та поясніть причини, що визначають подібну взаємодію компонентів.
Задача 2
Чому нікель необмежено розчиняється в залізі модифікації γ та обмежено в залізі модифікації α?
Задача 3
Які сполуки можуть утворити між собою мідь і цинк, мідь і алюміній, залізо і азот, залізо і водень ?
До змісту