Исследование типов твердого раствора и построение границы р-сти

79. Какие типы твердых растворов вы знаете? На чем основано определение типа твердого раствора?

Твёрдый раствор замещения элемента B в элементе А.

Твёрдый раствор внедрения элемента D в элементе А.

Твёрдый раствор вычитания на базе химического соединения АВ.

Определение типа твердого раствора основано на сравнении рентгеновской плотности и плотности монолитных образцов, определенной каким-либо другим независимым способом.

80. Какая информация необходима для определения типа твердого раствора? Как вы ее можете получить?

1)зависимость периода решетки твердого раствора от его концентрации. Период растет с концентрацией для р-ров внедрения и замещения(r_b>r_a (радиусы атомов растворителя и растворенного вещества)) и уменьшается для р-ров вычитания и замещения(r_a<r_b).

2)Определить число атомов в элементарной ячейке его решетки. Если при образовании тв р-ра число частиц постоянно, то р-р построен по типу замещения. При обр. тв. р-ра внедрения и вычитания ср. число ат. В ячейке растет и убывает соответственно.

n=Vяч*ρ*(Аср.*1,66*10-24).

В общем необходимо точно измерить периоды решетки, определить хим состав, плотность р-ра.

81. Как меняется период решетки при изменении концентрации растворенного элемента в твердом растворе для твердого раствора внедрения?

При увеличении концентрации р-ренного элемента период решетки увеличивается.

a=a₀ + αс,

Где a₀ – период решетки чистого р-рителя;

с- атомная концентрация р-ренного эл-та.

82. Как меняется период решетки при изменении концентрации растворенного элемента в твердом растворе для твердого раствора замещения?

При образовании растворов замещения периоды решетки изменяются в зависимости от разности атомных диаметров растворенного элемента и растворителя. Если атом растворенного элемента больше атома растворителя, то элементарные ячейки увеличиваются, если меньше – сокращаются. В первом приближении это изменение пропорционально концентрации растворенного компонента, выраженной в атомных процентах.

83. Как меняется период решетки при изменении концентрации растворенного элемента в твердом растворе для твердого раствора вычитания?

Период решетки уменьшится(r_b<r_a).

84. На чем основано рентгенографическое определение границы растворимости?

Метод, основан на зависимости периода решетки тв. р-ра от содержания растворенного компонента. a=a₀+α*c.

Где a - тв р-р;

а₀ - чистый растворитель.

Для определения границы растворимости нужно построить график a=f(c) , а находят по рентгенограммам снятым от чистого растворителя и 2-3 закаленным сплавам, наход. при Т нагрева под закалку в однофазной области. Т.е.граница растворимости м.б. определена по рентгенограммам одного сплава в двухфазной области.

85. Какие эксперименты необходимо провести для построения границы раствормости и как обработать экспериментальные данные?

Измерение концентрационной зависимости периода решетки: сплав выдерживают последовательно при ряде температур до установления в нем равновесия для данной Т состояния, образца охлаждаю, т.е. фиксируют концентрацию, установившуюся при данной выдержке. После каждой выдержки снимают рентгенограммы по ней период решетки a_i при данной концентрации c_i. Зная период решетки, определяют искомый предел растворимости при различных Т.

86. В каких случаях целесообразно применение метода исчезающей фазы при построении границы растворимости?

Метод исчезающей фазы для определения положения линии ограниченной растворимости применяют обычно для изучения таких систем, где изменение периода решетки фазы с концентрацией мало, либо из-за малой растворимости добавляемого компонента.

87. Сколько образцов необходимо имет для построения трех точек границы растворимости?

Нужно снять рентгенограмму от чистого растворителя (?), и 2-3 закаленных сплавов.

88. Какие методы точного определения периода решетки вы знаете? На чем они основаны?

Высокой точности определения периодов (погрешность 0,01- 0,001 %) можно достигнуть, применяя особые методы съемки и обработки результатов измерения рентгенограмм, так называемые прецизионные методы. Достижение максимальной точности в определении периодов решетки возможно следующими методами:

1) использование значений межплоскостных расстояний, определенных из углов в прецизионной области;

2) уменьшение погрешности в результате применения точной экспериментальной техники;

3) использование методов графической или аналитической экстраполяции.

89. Для чего используется эталон в задаче точного опеделения периода решетки? Какие требования к эталону?

Эталон используется для уменьшения систематических ошибок. У эталона известен точный период решетки. Необходимо, чтобы характеристики образца и эталона были близки – линия эталона и линия образца должны находится близко.

90. Как решается задача точного определения периода решетки в методе экстраполяции?

Экстраполяционные методы применимы главным образом к высокосимметричным веществам, относящимся к кубической, гексагональной или тетрагональной сингониям. Для кубических кристаллов с параметром элементарной ячейки а можно записать:

а/a₀= -ctg_i =f(),

где _i- сумма инструментальных смещений дифракционной линии.

Тогда величина параметра элементарной ячейки равна: а =а₀[1+f()]. При  90⁰, ctg0 и, следовательно, f() 0. Кроме того, f() можно представить в виде некоторой простой функции от угла . Например, для центров тяжести пиков под углами  60⁰ с достаточной точностью можно положить f()= cos². Тогда величина параметра a является линейной функцией сos². Таким образом, нужно точно измерить положение нескольких пиков под углами  60⁰ (последний из них должен иметь угол =78-82⁰), для каждого из них определить значение параметра элементарной ячейки a и отложить эти значения в зависимости от cos². Пересечение прямой, соединяющей экспериментальные значения параметра a с осью 90⁰, определит значение параметра a_экстр, свободное от всех систематических погрешностей, исключая погрешности из-за вертикальной расходимости.

91. Каковы требования к выбору исследуемой линии при точном определении периода решетки?

????