7. Электронная концентрация и сверхструктурноесжатие в сплавах со структуройА15

Любое образование сплавов из чистых металлов вызывает измене- ние как размеров атомов, так и электронного спектра. Это приводит к взаимосвязанному изменению сил межатомного взаимодействияи

А.А. Клопотов, а.И. Потекаев, э.В. Козлов, ю.И. Тюрин, к.П. Арефьев, н.О. Солоницина, в.Д. Клопотов

межатомного расстояния. При этом важным усредненным параметром, который характеризует металлическое соединение, является электрон- ная концентрация (например, для переходных металлов это число (s+d)-электронов. В [12] показана важная роль электронной концентра- ции в стабильности различных кристаллических структур. Действи- тельно, на область существования фаз со структурой типа А15 наклады- вается ограничение по электронной концентрации [21], при этом ее ве- личина зависит от электронных конфигураций образующих элемен- тов [25]. Этот вывод нашел отражение на статистической диаграмме распределения сплавов со структурой А15 от электронной концентра- ции (рис. 2.4.13,а). Видно, что распределение сплавов со структурой А15 отe/aпредставлено виде двух максимумов в следующих интерва- лах значений: 3.255.5 и 5.57 эл/ат. Для сравнения приведено рас- пределение сплавов с L1₂структурой от электронной концентрации (рис. 2.4.14,б). Из анализа этого распределения можно сделать вывод, что сплавы со структурой L1₂могут обладать достаточно широким спектром значений электроннойконцентрации.

Таким образом, сплавы со структурой А15 могут образовывать- ся только при строго определенных значениях электронной концен- трации.

Металлические соединения обладают и определенными специфи- ческими свойствами. Во-первых, проявляется ненасыщенный и нена- правленный характер межатомных взаимодействий (химических свя- зей). Во-вторых, в этих соединениях проявляется явление делокализа- ции валентных электронов. В-третьих, это приводит к сильно нарушен- ной стехиометрии. И, как следствие, это отражается на диаграмме со- стояния в широкой области гомогенности существования металлическо- го соединения. Увеличение ковалентной и ионной составляющих в хи- мических связях, при уменьшении металлической, приводит к значи- тельному уменьшению областей гомогенности существования металли- ческих соединениях. В сплавах со структурой А15 области гомогенно- сти имеют широкий спектр значений. Это находит отражение на стати- стической диаграмме числа соединений от ширины областей гомоген- ности (рис. 2.4.14).

Глава2 кристаллогеометрия бинарных интерметаллидов с точки зрения размерных эффектов

Рис.2.4.13. Гистограммы сплавов со структурами А15 (а) и L1₂(б)

от электронной концентрации электронов

Рис. 2.4.14. Гистограмма сплавов со структурой А15от размеров области гомогенности соединений

на фазовой диаграмме. Данные для расчета взяты из [37]

А.А. Клопотов, а.И. Потекаев, э.В. Козлов, ю.И. Тюрин, к.П. Арефьев, н.О. Солоницина, в.Д. Клопотов

Из этой диаграммы следует, что наибольшее число сплавов со структурой А15 представляют соединения с узкими областями гомоген- ности. Таким образом, в основной массе сплавов со структурой А15 кроме металлической связи вносят заметный вклад ковалентная и ион- ная составляющие. Это отражает ситуацию, что в сплавах с А15 струк- турой, кроме размерного фактора, заметный вклад в их стабильность вносит и электронный фактор.

Рис. 2.4.15. Сверхструктурное сжатие от электронной концентрациив сплавах Ti₃Me (а) и Zr₃Me (б) с А15 структурой