Строение типовых двухкомпонентных сплавов

Строение и свойства типовых двухкомпонентных сплавов определяются типом твердого раствора. При образовании твердых растворов электрическое сопротивление, твердость возрастают, а теплопроводность, пластичность - обычно падают. Рассмотрим наиболее важные из них.

Твердый раствор внедрения. (рис.13) Чем больше поры и меньше атом внедрения, тем легче само внедрение.

Твердый раствор замещения. (рис. 14) Он может быть ограниченным и неограниченным. Последние образуются у металлов с одним типом кристаллической решетки, незначительно отличающихся по размерам атомных радиусов (8-10%), близких к друг другу в таблице Д.И. Менделеева (т.е. обладающие похожими свойствами). Чем больше разница в элементах, тем меньше растворимость. упорядоченные твердые растворы. В обычных твердых растворах атомы растворенного элемента располагаются в решетке растворителя беспорядочно.

При определенных условиях - медленном охлаждении, способствующем диффузии, атомы занимают определенные места в решетке растворителя. Процесс называют упорядочением. Рис. 15.1. и 15.2.

Механическая смесь. Если два компонента не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не образуют химического соединения, создаетсямеханическая смесь. Сплав будет состоять из кристаллов каждого компонента.

Промежуточные фазы.

Возникает новая кристаллическая решетка, отличающаяся от решеток исходных компонентов.

Твердые растворы на базе химического соединения. Рис.17. Здесь сохраняется решетка соединения, при этом часть атомов решетки растворителя заменяется атомами растворяющегося элемента или возникают не занятые узлы (растворы вычитания).

Химическое соединение. При образовании химического соединения возникает новая фаза с экстремальными свойствами.

Упорядоченные твердые растворы. В обычных твердых растворах атомы растворенного элемента располагаются в решетке растворителя беспорядочно.

При определенных условиях - медленном охлаждении, способствующем диффузии, атомы занимают определенные места в решетке растворителя. Процесс называют упорядочением. Рис. 15.1. и 15.2.

Интерметалиды. Соединения металлических элементов между собой.

В сплавах существуют электронные соединения - фазы Юм-Розери, Лавеса и внедрения.

Электронные соединения - фазы Юм-Розери образуются между металлами из следующих основных групп: Cu, Ag, Au, Fe, Pd, Pt, c одной стороны, и Be, Zn Cd, Al, Sn, Si - с другой. Характеризуются определенным соотношением валентных электронов к числу атомов(3/2 - ОЦК -b фаза; 21/13- сложная кубическая ячейка с 52 атомами на ячейку g- фаза и 7/4 - гексагональная решетка e- фаза), причем каждому соотношению соответствует определенная кристаллическая решетка. Фазы Лавеса - устойчивые химические соединения с ионным типом связей образуются преимущественно между элементами различной природы и с существенно различными атомными размерами. Если атомные размеры различаются мало, то появляется тенденция к образованию электронных соединений. Эти фазы со стехеометрической формулой АВ2 образуются между элементами, атомные диаметры которых находятся приблизительно в соотношении 1:1.2. Фазы Лавеса встречаются как упрочняющие интерметаллидные фазы в жаропрочных сплавах. Фазы внедрения образуют металлы переходных групп с металлоидами, имеющими малый атомный радиус (водород, азот, углерод), если их обратное отношение радиусов, меньше 0.59. Эти фазы удовлетворяют условиям характеризующим, химическое соединение (М4Х, М2 Х и МХ). Карбиды и нитриды, встречающиеся в стали являются фазами внедрения.