Диаграммы состояния сплавов

Типы сплавов

1. Сплавы механические смеси – это смеси кристаллов компонентов А и В с индивидуальными кристаллическими решетками.

Схема образования:

А + В = (А + В).

Признаки сплава:

- многофазный;

- компоненты сохраняют индивидуальные кристаллические решетки;

- кристаллизация протекает при постоянной температуре;

- компоненты не образуют химических соединений, взаимно не растворяются в твердом состоянии.

2. Сплавы химические соединения – образуются, когда компоненты вступают в химическое взаимодействие.

Схема образования:

А + В = А_n В_m.

Признаки сплава:

- однофазный,

- имеет кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов;

- кристаллизация протекает при постоянной температуре;

- определенное соотношение компонентов в соответствии с формулой А_n В_m, где n, m = const.

3. Сплавы твердые растворы.

Схема образования:

А + В = А_n (В_m) или В_n (А_m),

где А_n(В_m) – твердый раствор компонента В в компоненте А;
В_n(А_m) - твердый раствор компонента В в компоненте А.

Признаки сплава:

- однофазный,

- имеет кристаллическую решетку компонента В или компонента А;

- кристаллизация протекает в интервале температур;

- соотношение компонентов является переменной величиной,
n, m – переменные;

3.1. Твердый раствор замещения – образуется путем частичной (ограниченный твердый раствор) или полной (неограниченный твердый раствор) замены ионов основного металла на ионы другого химического элемента (рис. 53.2).

Неограниченный твердый раствор образуется если:

- компоненты изоморфны, т.е. имеют один тип кристаллической решетки;

- атомные радиусы компонентов различаются менее, чем на 10 – 15 % (Δ R ≤ 10 – 15 %).

Неограниченный раствор образуют, например, Au и Ag (К12;
Δ R = 2 %); Mo и W (К8; Δ R = 10 %).

а) б)

Рис. 53.2. Твердые растворы:

а) упорядоченный твердый раствор замещения; б) твердый раствор внедрения; А – растворитель; В, С – растворяемое вещество

Ограниченный твердый раствор образуется если:

- компоненты имеют разные типы кристаллических решеток;

- Δ R >15 %.

3.2. Твердый раствор внедрения. В таких растворах ионы или атомы растворенного вещества располагаются в междоузельном пространстве кристаллической решетки основного вещества (растворителя) (см. рис. 5.2).

Растворы внедрения образуют химические элементы с малыми атомными радиусами – O, H, N, C, B и др.

3.3. Упорядоченный твердый раствор характеризуется определенным порядком распределения частиц растворенного вещества (А) в растворителе (В) (см. рис. 5.2).

3.4. Неупорядоченный твердый раствор характеризуется беспорядочным распределением частиц растворенного вещества (А) в растворителе (В).

Диаграмма состояния сплава - графическое изображение состояния сплава в зависимости от его температуры и состава.

Диаграмма состояния показывает устойчивые (равновесные) состояния сплава, обладающие минимумом свободной энергии F при данных условиях. Поэтому диаграмму состояния также называют диаграммой равновесия.

Дата добавления: 2017-01-13