1. Виды двойных сплавов

В зависимости от природы сплавляемых компонентов они, взаимодействуя друг с другом, могут образовывать различные по строению и свойствам продукты. Характер взаимодействия компонентов при сплавлении зависит от положения их в таблице Д.И.Менделеева, особенностей строения электронных оболочек их атомов, типов и параметров их кристаллических решёток, соотношения температур их плавления, их атомных диаметров и других факторов.

В зависимости от преобладания тех или иных перечисленных факторов компоненты при сплавлении могут образовывать:

• смеси своих зёрен с пренебрежимо ничтожной взаимной растворимостью;

• неограниченно растворимые друг в друге компоненты образуют твёрдые растворы;

• частично (ограниченно) растворимые друг в друге компоненты образуют твёрдые растворы с ограниченной растворимостью;

• химические соединения.

Смеси состоят из практически чистых зёрен обоих компонентов, сохраняющих присущие им типы кристаллических решёток и прочностные свойства.

При растворении компонентов друг в друге образуются твёрдые растворы. Получающийся при этом продукт представляет собой зёрна, кристаллическая решётка которых построена из атомов обоих компонентов.

Если атомы растворимого компонента замещают в узлах кристаллической решётки атомы компонента - растворителя, то образующийся раствор называется твёрдым раствором замещения (рисунок 1, а). Такие растворы образуют компоненты с аналогичными типами кристаллических решёток при небольшой разнице их параметров.

а) б)

Рисунок 1 - Виды твёрдых растворов: а - замещения; б – внедрения

Если растворимый компонент имеет очень малый атомный диаметр, то образуется твёрдый раствор внедрения (рисунок 1,6). В этом случае энергозатраты на образование раствора оказываются меньшими, т.к. атомы растворимого компонента размещаются в междоузлии ячеек кристаллической решётки растворителя, не вытесняя атомов растворителя из узлов решётки.

Компоненты с неограниченной растворимостью образуют только растворы замещения. Твёрдые растворы замещения с неограниченной растворимостью могут образоваться при соблюдении условий, приведённых ниже:

1. Компоненты должны обладать одинаковыми по типу

2. кристаллическими решётками.

3. Различие в атомных размерах компонентов должно быть незначительным и не превышать 8-15%.

4. Компоненты должны принадлежать к одной и той же группе. Периодической системы элементов или к смежным родственным группам и в связи с этим иметь близкое строение валентной оболочки электронов в атомах.

Ограниченная растворимость наблюдается как у твёрдых растворов замещения, так и у растворов внедрения. При ограниченной растворимости компонентов за пределами их растворимости образуются или смеси зёрен ограниченных твёрдых растворов обоих компонентов друг в друге или смеси зёрен ограниченного раствора и химического соединения компонентов.

Химические соединения и родственные им по природе фазы в металлических сплавах многообразны. Характерные особенности химических соединений приведены ниже:

1. Кристаллическая решётка отличается от решёток компонентов, образующих соединение. Атомы в решётке химического соединения располагаются упорядоченно, т.е. атомы каждого компонента расположены закономерно и по определённым узлам решётки. Большинство химических соединений имеют сложную кристаллическую структуру.

2. В соединении всегда сохраняется простое соотношение компонентов. Это позволяет выразить их состав простой формулой А_nВ_m , где А и В - соответствующие элементы; n и m — простые числа.

3. Свойства соединения резко отличаются от свойств образующих его компонентов.

4. Температура плавления (диссоциации) постоянная.

5 Образование химического соединения сопровождается значительным тепловым эффектом.

В отличие от твёрдых растворов химические соединения обычно образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном строении атомов и кристаллических решёток.