Твердые растворы вычитания

Твердые растворы внедрения

Образуются путем размещения атомов растворенного компонента в свободных промежутках между атомами решетки растворителя (атомы растворенного компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической решетки растворителя). Тип решетки твердого раствора внедрения определяется типом решетки металла-растворителя.

Твердые растворы внедрения чаще всего образуются при растворении элементов, стоящих в начале периодической системы: С, N, Н и В ( атомы этих элементов обладают малыми атомными радиусами (меньше 1,0 Å) и поэтому могут входить в решетку металла растворителя, размещаясь в свободных промежутках между его атомами ), в металлах переходных групп (т. е. в металлах с недостроенными внутренними электронными оболочками).

Если при образовании твердого раствора замещения параметр решетки растворителя уменьшается или увеличивается в зависимости от размеров атомов растворенного компонента, то в твердых растворах внедрения параметр элементарной ячейки всегда увеличивается. Твердые растворы внедрения образуются тогда, когда отношение диаметра атома внедряющегося компонента к диаметру атома растворителя меньше 0,59. При отношении диаметров больше 0,59 твердые растворы внедрения или не образуются, или, образуясь, не подчиняются никаким определенным правилам.

(для образования твердых растворов внедрения необходимо иметь отношение диаметров меньше 0,59, а для образования твердых растворов замещения это отношение должно быть от 0,85 до 1,0, то область от 0,59 до 0,85 является неблагоприятной для образования твердых растворов.)

Плоскость 100 кристалла вюстита FeO

Твердые растворы вычитания, или растворы с «дефектной» решеткой, образуются только на базе химических соединений.

В таких твердых растворах избыточные (против состава соединения) атомы одного из компонентов занимают нормальные положения в кристаллической решетке, тогда как места, которые должны были бы быть заняты другим компонентом, оказываются частично свободными. Так, в твердом растворе кислорода в закиси железа FeO (вюстит) узлы решетки, принадлежащие ионам кислорода, заняты полностью, в то время как часть узлов, которые должны бы быть заполнены ионами железа, остаются пустыми.

В решетках карбидов: TiC, NbC, ZrC и VC частично остаются пустыми места, принадлежащие углероду. В решетке нитрида титана TiN при избытке азота остаются незанятыми места, принадлежащие титану. Образование твердых растворов сопровождается возникновением искажений кристаллической решетки.