10. Метал.Лические сплавы. Понятия «компонент», «система», «фаза». Типы фаз, образующихся в сплавах.

Сплавами наз. в-ва, полученные сплавлением двух или нескольких компонентов. По характеру взаимодействия компонентов различают сплавы: механические примеси , тв. растворы, химические соединения, промежуточные фазы. Также есть более новые технологические способы: порошковая метал.лургия (прессование тв. частиц и их последующее спекание при высоких t), дифф-ый метод (проникновение одного в-ва в другое тв. в-во при высоких t), плазменное напыление, кристаллизация из паров в вакууме, электролиз и т.д. Со­вокупность фаз, нах-ся в равновесии при опред. внешних условиях (давл., t), наз. системой. Компонентами наз. в-ва, образующие систему. Фаза- это однородная часть системы, отделенная от других частей (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую св-ва в-ва меняются скачком.

Типы фаз, образующихся в сплавах.

1. жидкая фаза представляет собой раствор расплавленных компонентов.

2. Тв. фазы являются зернами, имеющими опред-ую форму, размер, состав, специфику строения и св-ва.

11. Тв. Растворы. Понятие растворимости. Типы тв. Растворов.

Тв. растворами наз. кристаллы, в которых сохраняется тип К Р элемента-растворителя. Тв. растворы являются кристаллическими фазами переменного состава. Атомы растворенного элемента В размещаются в КР растворителя – элемента А, замещая атомы в узлах Р или внедряясь между узлами. В первом случае кристаллы наз. тв. растворами замещения, во втором – тв. растворами внедрения. Кол-во замещенных атомов, так же как и кол-во внедренных, может изменяться в широких пределах, что и приводит к переменной растворимости тв. растворов.

а) Тв р-ры замещения образуются при замещении атомами растворённого компонента в крист решётке атомов растворителя. Тв р-ры замещения могут быть ограниченными и неограниченными кол-во замещённых атомов может изменяться в широких пределах. Неогранич р-ры образуются в тех случаях, когда компоненты могут замещать друг друга в крист Р вкол-ных соотношениях. Образование неогранич р-в – явление достаточно нечастое. И это может произойти тлк при выполнении след условий: 1) оба компонента должны иметь одинаковый тип крист решётки; 2) различие в атомных размерах компонентов не должно превышать 15%; 3) оба компонента должны иметь близкие ионизационные св-ва. Если хотя бы 1 из этих усл не выполняется, то растворимость будет ограничена. Кроме того, эти условия необх, но не всегда достаточны.

б) Тв р-ры внедренияобразуются путём размещения атомов растворённого компонента м/у узлами компонента крист решётки растворителя. Такие тв р-ры возник.ают при сплавлении переходных М с неМ, имеющими малые атомные размеры – Н,N,C,B.. Тв р-ры внедрения всегда ограничены. Образование тв р-в внедрения сопровождаетсяпараметров крист решётки и её искажением.

13. Промежуточные фазы.

Кристаллы, образованные различными элементами и имеющие собственный тип К Р, отличающийся от решеток, составляющих их элементов, наз. промежуточной фазой.

Для систем метал.л – метал.л могут образовываться промежуточные фазы с метал.лическим типом св.. К ним относятся электронные фазы, фазы Лавеса и Сигма-фазы.

1. Электронные фазы. Для максимального содержания метал.ла более высокой валентности характерно совершенно опред-ое знач. электронной концентрации: 3/2, 21/13, 7/4. – соответств.енно обозначаются бета, гамма, ипсилон. Например, с сплавах меди с цинком, в которых могут образовываться все фазы с указанными концентрациями, такими формулами будут соответств.енно CuZn,Cu₅Zn₈,CuZn₃. Бетта-фазы – ОЦК Р. Гамма-фазы – Слож. кубическая Р с 52 атомами в ЭЯ. Ипсилон-фазы – ГП Р. Св-ва электронных соединений, в частности механические св-ва, зависят в значительной мере от упорядоченности атомов компонентов в К Р электронного соединения. Например, Бетта-фазы при высокихtнеупорядочены, не отличаются высокой твердостью и обладают хорошей пластичностью, а при низкихtлибо распадаются на двухфазные смеси, либо упорядочиваются.Cu-Znупорядоченные Бетта-фазы значительно более тверди и хрупки.

2. Фазы Лавеса. Эти промежуточные фазы практически постоянного состава АВ₂образуются при взаимодействии метал.лов самых различ. групп периодической системы элементов; при этом атомный радиус элемента В должен быть меньше, чем атомный радиус элемента А, на 20-30%. Фазы Лавеса имеют слож. кубические и гексагональные Р, в магнитном поле они ведут себя как диамагнетики. Фазы Лавеса, образованные переходными метал.лами (NbFe₂,MoFe₂,TiFe₂,TiCr₂), присутствуют в структуре некоторых жаропрочных сплавов и способствуют их упрочнению.

3. Сигма-фазы. Эти фазы переменного состава образуются при сплавлении переходных метал.лов, имеющих близкие размеры атомов. Сигма-фазы имеют частично упорядоченную слож. Р. В железных сплавах, содержащих более 20%(мас.) Cr(use-уются как коррозионно-стойкие конструкционные маты), медленное охлажд. из области тв. раствора или изотермическая выдержка при 800…600С приводит к образованию кристаллов Сигма-фазы, которое сопровождается увеличением твердости и охрупчиванием сплавов.

Для систем метал.л-неметал.л.

В системах, образованных М и неМ, возможны фазы с ионным типом св.. К фазам с ионным типом св. относятся оксиды: . ПФ с метал.лическим типом св. образуется при взаимодействии переходных М с неМ, имеющими малые атомные размеры. При этом образуется новая крист решётка, отличающаяся и от решётки М, и от решётки неМ. Эти фазы наз-ся соответств.енногидриды(соединения с Н),нитриды(сN),карбиды(с С) ибориды(с В).