Химические соединения

Особенностью химического соединения обычно бывает существование кристаллической решетки не похожей на решетки сплавляемых компонентов. Вторым отличием химических соединений является существование вполне определенного состава сплавляемых компонентов. Химические соединение металлов с неметаллами, как правило, обладают металлическими связями. О чем свидетельствует высокая проводимость. Химические соединения, образующиеся при кристаллизации, разнообразны. Чаще всего это результат взаимодействия металла с неметаллом. (карбиды, нитриды,гидриды, бориды)

Металлы с металлами могут образовывать химические соединения называемые интерметаллидами.

Химические соединения, как правило, образуются между элементами далеко отстоящими друг от друга в периодической системе элементов, сильно различающимися кристаллическими решетками.

Упорядоченные растворы (сверхструктуры) и химические соединения металлов, получили название промежуточных фаз.

Механические смеси

Когда компоненты сплава при кристаллизации образуют механические смеси, т.е. обладают полной нерастворимостью в твердом состоянии, рентгеноструктурный анализ выявляет наличие у сплавов кристаллических решеток обоих компонентов, наложенных друг на друга. Микроструктурный анализ также показывает в структуре сплава кристаллов обоих компонентов.

Этот тип взаимодействия наблюдается если размеры компонентов (атомные диаметры) отличются (более чем на 15%). Следует отметит, что полной (абсолютной) нерастворимости компонентов в сплавах не наблюдается. Хотя бы незначительное количество компонента растворяется. Поэтому при кристаллизации чаще образуется механическая смесь, состоящая не из чистых компонентов, а из твердых растворов или химических соединений.

Жидкие и твердые растворы, а также химические соединения являются основными фазами в металлических сплавах. Фазой называют макроскопически однородную часть неоднородной системы, имеющую одинаковый химический состав, одно и тоже агрегатное состояние и видимую (хотя бы под микроскопом) поверхность раздела. Совокупность фаз в сплаве называют системой.

Правило фаз

Зависимость между числом фаз, числом фаз, числои компонентов и числом степеней свободы (вариантностью) любой системы, находящейся в равновесном состоянии, устанавливают при помощи правила фаз. Эта зависимость выражается уравнением , гдеС– число степеней системы; К – число компонентов; Φ – число фаз;m – число факторов равновесия.

Под числом степеней свободы системы подразумевается число факторов равновесия – внешних (температура, давление) и внутренних (концентрация), которые могут быть изменены без изменения количества фаз в системе. При применении правила фаз кметаллическим системам учитывают только один из внешних факторов температуру, так как в атмосферных условиях давление остается постоянным. В этом случае правило фаз принимает вид . Если число степеней свободы равно нулю(нонвариантная система), то нельзя изменять ни внешний фактор(температуры) ни внутренний фактор(концентрацию) без того, чтобы это не вызвало изменения количества фаз в системе. Число степеней системы равное единице (моновариантная система), то изменение одного из факторов равновесия не вызовет изменения числа фаз в системе. Если число степеней свободы равно двум (бивариантная система), то можно менять два фактора не меняя количество фаз в системе.