Механические смеси, химические соедине­ния и твердые растворы

Строение и свойства сплавов

Технические сплавы получают обычно сплав­лением или спеканием. Составляющие сплав элементы или химические соединения элементов называются ком­понентами. Свойства сплавов зависят от их химического состава. Однако знание только химического состава не дает полного представления о свойствах сплавов. Для правильной оценки свойств сплавов необходимо знать еще и состав, характер взаимодействия составляющих компонентов сплавов, тип кристаллической решетки, а также виды, форму и размеры зерен.

По характеру взаимодействия составляющих эле­ментов все сплавы подразделяются на 3 основных ти­па:

механические смеси,

химические соединения

твер­дые растворы.

Механическими смесями называются сплавы двух компонентов (А и В) однородной жидкости, атомы ко­торых не перемешиваются друг с другом и каждый ком­понент кристаллизуется в характерную для него решет­ку. Структура механических смесей неоднородная, так как состоит из компонентов кристаллов, обладающие различными свойствами. При этом сплавление не влияет на свойства каждого составляющего компонента, а в полученной механической смеси компоненты не взаимо­связаны.

Общие свойства механических смесей зависят от свойств составляющих компонентов и от их количест­венного соотношения. Чем больше в сплаве данного компонента (Л или В), тем ближе к его свойствам свой­ства механической смеси. Количественное соотношение составляющих компонентов (А и В) в механических смесях может быть самым различным.

Химическими соединениями называются сплавы, в которых атомы двух металлов или металла с неметал­лом вступают друг с другом в химическое соединение. В химическом соединении каждый возникающий крис­талл образуется атомами вещества А и В в пропорции, определяемой его формулой. Кристаллическая решет­ка химического соединения отличается от кристалличе­ской решетки отдельных компонентов сплава так же, как свойства соединения отличаются от свойств ком­понентов.

В химических соединениях содержатся зерна различ­ной величины, но одинаковые по составу и свойствам. Поэтому химические соединения считаются однородны­ми сплавами.

В твердых растворах каждый кристалл сплава об­разуется совместно атомами обоих элементов. Твердыми растворами называются такие сплавы, в которых атомы одного вещества в большем или меньшем количестве входят в кристаллическую решетку другого вещества, существенно не изменяя его формы. При этом вещество, сохранившее форму своей кристаллической решетки, называется растворителем (рис. 7, а), а вещество, ато­мы которого вошли в данную решетку, — растворенным. Твердые растворы являются однородными сплавами, так как состоят из одинаковых по составу и свойствам зерен.

В зависимости от характера размещения твердые растворы делятся на два основных типа: с неограничен­ной и ограниченной растворимостью. Растворы с неог­раниченной растворимостью состоят из компонен­тов с одинаковыми кристаллическими решетками (рис. 7, б), в которых атомы растворенного вещества, вытесняя атомы растворителя, занимают их места в уз­лах кристаллической решетки. Такие твердые растворы называются растворами замещения. Они получаются строго однородными (фаза является однородной частью сплава). В растворах замещения компоненты содер­жатся в различных соотношениях. В зависимости от размеров новых атомов размеры кристаллической решетки могут увеличиваться или уменьшаться, возможно также некоторое искажение формы решетки из-за несим­метричного расположения новых атомов. Растворы с ограниченной растворимостью состоят из компо­нентов с неодинаковыми кристаллическими решетками (рис. 7, в). При образовании растворов с ограниченной растворимостью атомы растворенного компонента распо­лагаются в кристаллической решетке растворителя меж­ду его атомами. Такие растворы называются раствора­ми внедрения.

Дата добавления: 2015-06-27