Твердый раствор на основе одного из компонентов сплава

В жидком состоянии большинство металлических сплавов, применяемых в технике, представляет собой однородные жидкости, т.е. твердые растворы.

При переходе в твердое состояние во многих таких сплавах однородность сохраняется, следовательно сохраняется и растворимость. Твердая фаза, образующаяся в результате кристаллизации такого сплава, называется твердым раствором.

В отличие от механической смеси:

- твердый раствор является однофазным, состоит из одного вида кристаллов, имеет одну кристаллическую решетку.

В отличие от химических соединений:

- твердый раствор существует не при строго определенном соотношении компонентов, а в интервале концентраций.

Строение твердых растворов на основе одного из компонентов сплава таково, что в решетку основного металла – растворителя входят атомы растворенного вещества.

Рис. Схема микроструктуры твердого раствора

Различают:

1. Твердые растворы замещения.

Если атомы растворимого компонента замещают в узлах решетки атомы компонента – растворителя, то образующийся раствор называется твердым раствором замещения.

1. Твердые растворы внедрения.

Если растворимый компонент имеет очень малый атомный диаметр, то образуется твердый раствор внедрения.

Рис. Кристаллическая решетка

твердых растворов замещения (а), внедрения (б)

При образовании твердого раствора сохраняется решетка одного из элементов и этот элемент называется растворителем.

Твердые растворы могут быть ограниченные и неограниченные.

- неограниченные, когда любое количество атомов А может быть заменено атомами В, т.е. в конечном итоге плавно совершиться переход от А → к В. Это конечно возможно, если оба металла имеют одинаковую кристаллическую решетку, т.е. оба компонента являются изоморфными.

Условия образования неограниченных твердых растворов:

- малое различие атомных размеров компонентов;

- близко расположены друг от друга в периодической таблице, т.е. близки по строению валентной оболочки, по физической природе. Чем дальше по таблице друг от друга, тем выражена склонность к образованию химических соединений.

Условия образования твердых растворов внедрения.

Так как в твердых растворах этого рода атомы В должны внедряться в решетку А, то очевидно, что диаметр атома В должен быть невелик, а внутри решетки металла А должно иметься достаточное пространство для атома В.

Действительно, металлы образуют твердые растворы внедрения с элементами І и ІІ периодов, т.е. с элементами, имеющие малые атомные размеры (H,N,C,O,B,Si).

Дата добавления: 2014-01-11