Фазы и фазовый состав

Преимущественное применение в промышленности находят не чистые металлы или неметаллы, а их сплавы. В сплавах элементы взаимодействуют между собой, образуя различные фазы.

Фазой называется часть сплава, однородная по составу, атомно-кристаллическому строению и свойствам.
Различают два основных вида фаз – твердые растворы и промежуточные фазы.

1. Твердые растворы.
Это кристаллы (фазы), в которых сохраняется кристаллическая решетка растворителя; обозначаются греческими буквами алфавита: a, b, g и т.д. или А(В), где А – растворитель, В – растворимый элемент.

Твердые растворы являются кристаллическими фазами переменного состава, т.е. кристаллическая решетка сохраняется в диапазоне концентраций.
Атомы растворенного вещества (В) могут располагаться либо замещая атомы растворителя (А) в узлах решетки, либо находиться в междоузлиях, порах. Первые твердые поры называются твердыми растворами замещения, вторые – внедрения.

1.1. Твердые растворы замещения

Твердые растворы замещения возможны, если атомные радиусы элементов отличаются более чем на 15%.
Поскольку атомы растворителя и растворенного вещества имеют различные радиусы, то вокруг атома растворенного вещества возникают местные искажения решетки.

Образование твердых растворов сопровождается увеличением твердости, прочности, снижением пластичности; увеличивается также электрическое сопротивление и уменьшается температурный коэффициент электрического сопротивления.
Растворимость элементов в твердом состоянии увеличивается при уменьшении расхождения в атомных радиусах элементов и их валентности.

Возможна и неограниченная растворимость при соблюдении:

а) Размерного фактора (атомные радиусы не должны отличаться более, чем на 15%)

б) иметь одинаковую валентность и одинаковый тип кристаллической решетки
Неограниченная растворимость наблюдается в сплавах: Cu-Al, Cu-Ni, Si-Ge, Fea-Cr (ОЦК), Feg -Ni (ГЦК)

Обычно в твердых растворах атомы растворенного вещества распределяются в решетке растворителя статически. Однако многие твердые растворы замещения способны находиться в упорядоченном состоянии, при котором атомы растворенного элемента размещаются в определенном порядке, в частности концентрируясь по определенным кристаллографическим плоскостям. Такие твердые растворы называются упорядоченными или сверхструктурой.
Переход в упорядоченное состояние происходит при медленном охлаждении ниже определенной температуры.

………………………

Нагрев упорядоченного твердого раствора приводит к ликвидации порядка. Температура, при которой теряется порядок, называется температурной точкой Курнакова и обозначается qк.

Возникновение и исчезновение порядка приводит к изменению свойств. При упорядочении возрастает твердость, прочность, электропроводность, температурный коэффициент электрического сопротивления, снижается пластичность. У ферромагнитных сплавов изменяются магнитные свойства.

Дата добавления: 2014-01-11