Элементы теории сплавов

Металлическим сплавом называется вещество, полученное сплавлением двух или более исходных веществ (компонентов) преимущественно металлических. Помимо сплавления сплавы получают спеканием, электролизом и другими методами.

При кристаллизации сплавов могут образовываться следующие твёрдые фазы: твёрдый раствор, химическое соединение, механическая смесь.

Твёрдые растворы – наиболее распространённая форма существования сплава. Характерная особенность – сохранение типа кристаллической решётки растворителя (доминирующего компонента). Различают два варианта образования твёрдых растворов:

1. Твёрдые растворы замещения

2. Твёрдые растворы внедрения

В твёрдых растворах замещения атомы растворяемого компонента встроены в кристаллическую решётку растворителя. Существуют сплавы с ограниченной и неограниченной растворимостью. В случае ограниченной растворимости количество растворяемого компонента, вводимого в объём растворителя, как правило, не велико. При превышении определённого количества происходит выделение растворяемого компонента в виде включения иной фазы. Неограниченная растворимость возможна в том случае, если решётки растворяемого компонента и растворителя изоморфны, что подразумевает схожесть кристаллического строения, близость атомарных радиусов, рассогласование не более 8-13%, близость физико-химических свойств. Причём перечисленные условия являются необходимыми, но не достаточными, так как на практике такое совпадение маловероятно. Наиболее приближенный вариант – в сплаве решётка одного компонента плавно переходит в решётку другого, замещает.

Твёрдые растворы внедрения образуются внедрением атомов в поры кристаллической решётки растворителя. Это возможно, когда внедряемые атомы имеют малые размеры (атомы водорода, углерода, азота, бора). Их атомы проникают в объем, но не встраиваются.

Химические соединения

Характерными особенностями химических соединений являются:

1. Постоянство свойств и состава, которое может быть выражено химической формулой.
2. Образуется новый тип кристаллической решетки, отличной, как правило, от решеток исходных компонентов.
3. Постоянство температуры кристаллизации – как у чистых компонентов.

Все химические соединения делятся на 2 группы:

1. Соединения типичных металлов с типичными неметаллами (оксиды, сульфиды, хлориды и т.д.)
2. Металлические химические соединения отличаются разнообразием типов химических связей с доминантой металлической связи. Их отличает наличие металлического блеска, электропроводности и т.д. К ним относят: сплавы металлов с углеродом (карбиды), с азотом (нитриды), с водородом (гидриды), с бором (бориды) и т.д.

Механические смеси.

Образуются при сплавлении компонентов с большим различием атомных радиусов и электрохимических свойств. Их взаимная растворимость очень мала, из чего следует, что при кристаллизации образуется чисто механическая смесь кристаллитов исходных компонентов. Например, сплавы свинца с сурьмой, цинка с оловом.

Дата добавления: 2014-01-05