Свойства. Высказанная Уманским гипотеза о металлическом состоянии углерода и азота, растворенных в металлах переходных групп

Высказанная Уманским гипотеза о металлическом состоянии углерода и азота, растворенных в металлах переходных групп, подтверждается рядом физических свойств. Несмотря на значительный процент металлоидов, входящих в состав фаз внедрения, они имеют свойства, характерные для металлов: обладают металлическим блеском, хорошо проводят электрический ток, а в некоторых случаях их электропроводность превышает таковую для чистых металлов, на базе которых они образовались (нитриды титана и циркония). Как и у всех металлов, с понижением температуры электросопротивление фаз внедрения понижается. Падение сопротивления при понижении температуры у фаз внедрения меньше, чем у чистых металлов (закономерность, присущая твердым растворам). При температурах вблизи абсолютного нуля почти все фазы внедрения обладают сверхпроводимостью. Карбид вольфрама при высоких температурах испускает с поверхности электроны, что также характерно только для металлов. Карбиды, относящиеся к фазам внедрения, обладают очень высокой температурой плавления (в ряде случаев температуры плавления карбидов лежат выше температур плавления исходных металлов). Фазы внедрения обладают также очень высокой твердостью, близкой к твердости алмаза (по минералогической шкале). (Взгляды различных исследователей на причину высокой твердости карбидов и нитридов, образованных по типу фаз внедрения, расходятся. Одни исследователи считают, что столь высокие значения твердости связаны с природой фаз внедрения, как химических соединений, полагая, что атомы металлоидов связаны с атомами металлов чрезвычайно большими силами химического взаимодействия. Уманский склонен видеть причину высокой твердости фаз внедрения в образовании твердых растворов металлоидов в металлах, испытавших полиморфные превращения в процессе возникновения фаз. Основываясь на явлении роста твердости в процессе «дисперсионного твердения» в целом ряде сплавов, в особенности на железной основе, он полагает, что основной причиной высокой твердости фаз внедрения является заклинивание плоскостей скольжения металла атомами металлоида. Малые по величине и специфические по структуре атомы металлоида располагаются в гранецентрированной решетке металла в фазах внедрения (NbC, TiC, TaC, VC) параллельно плоскостям скольжения (111), а в гексагональной решетке параллельно плоскостям скольжения (001) и являются препятствиями скольжению. При таком полном заклинивании всех плоскостей скольжения, как отмечает Уманский, эффект твердения может даже превышать эффект дисперсионного твердения.)

Таким образом, на основе всех приведенных данных о фазах внедрения можно считать:

1. Фазы внедрения обладают свойствами, характерными для металлов.

2. Имеется достаточно оснований для гипотезы о том, что фазы внедрения представляют собой твердые растворы азота, углерода и водорода в металлах, испытавших полиморфные превращения.

3. При принятии фаз внедрения за твердые растворы отпадает необходимость искать специальные объяснения факту переменного их состава.