Интерметаллические соединения (существующие фазы, фаза Лавеса, сходство и различие со сплавами)
ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ - химические соединения двух или нескольких металлов между собой. Интерметаллиды, как и другие химические соединения, имеют фиксированное соотношение между компонентами(АВ, АВ2, АВ3, А2В, А3В). Интерметаллиды образуются в результате взаимодействия компонентов при сплавлении, конденсации из пара, а также при реакциях в твердом состоянии вследствие взаимной диффузии, при распаде пересыщенного твердого раствора одного металла в другом, в результате интенсивной пластической деформации при механическом сплавлении.
Среди двойных интерметаллидов наиболее распространены соединения Курнакова, фазы Лавеса, фазы Юм-Розери, s-фазы, s-подобные фазы. Особенно многочисленными являются соединения Курнакова, характеризующиеся упорядоченным расположением атомов компонентов. Которые имеют составы АВ, А2В, А3В, однако в силу металлического характера связи, фазы могут обладать широкими областями гомогенности. Фазы Лавеса - соединения состава АВ2 (реже АВ) - образуются обычно при определенном соотношении атомных радиусов компонентов rА/rВ и обладают узкими областями гомогенности. При взаимодействии металлов подгруппы Iб, а также некоторых переходных с металлами подгрупп IIIa, IVa, IIб-Vб при условии достаточно малого различия в величинах атомных радиусов компонентов образуются фазы Юм-Розери, часто называемых также электронными соединениями. s-Фазы образуют переходные металлы главным образом подгрупп Vб, VIб с металлами подгрупп VIIб, VIIIб также при условии достаточно малого различия в величинах их атомных радиусов.
К фазам Лавеса относятся соединения, кристаллизующиеся в несколько родственных структурных типов, из которых наиболее многочисленными являются три нижеследующих:
гексагональный тип MgZn2, 12 атомов в элементарной ячейке;
кубический тип MgCu2 ,24 атома в элементарной ячейке;
гексагональный тип MgNi2, 24 атома в элементарной ячейке.
Сплавы - это однородная смесь нескольких химических элементов, а интерметаллиды - это химическое соединение двух или более металлов. Концентрация примесей в сплаве может варьироваться без фазового перехода, интреметаллид же имеет фиксированное соотношение компонентов. Сплавы при высокой температуре не имеют дальнего порядка упорядочения, в отличие от интерметаллида.
Полимеро-керамические нанокомпозиты (определение, виды, классы, взаимодействия)
Очень многие материалы — от металлов и керамик до биоминералов — состоят из неорганических наночастиц (оксидов, нитридов, карбидов, силикатов и т.д.). Они входят в состав и нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров. Несовместимость этих неорганических и органических компонентов — основная проблема, которую приходится преодолевать при создании таких материалов.
Нанокомпозиты на основе полимеров и керамик сочетают в себе не только качества их составляющих компонентов, но и значительно улучшают свои свойства по гибкости, упругости, устойчивости к износу, показателю светопреломления по отношению к обычным композитам.
Материалы с сетчатой структурой.
Наибольшие успехи в получении этих нанокомпозитов были достигнуты золь-гель технологией, в которой исходными компонентами служат алкоголяты некоторых химических элементов и органические олигомеры.
Сначала алкоголяты кремния (титана, циркония, алюминия или бора) подвергают гидролизу
Si(OR)4 + H2O = (OH)Si(OR)3 +ROH
(OH)Si(OR)3 + H2O = (OH)2Si(OR)2 +ROH
(OH)2Si(OR)2 + H2O = (OH)3Si(OR) +ROH
(OH)3Si(OR) + H2O = Si(OH)4 +ROH,
а затем проводят реакцию поликонденсации гидроксидов
Si-OR + HO-Si = Si-O-Si + ROH
Si-OH + HO-S i= Si-O-Si + HOH.
Слоистые нанокомпозиты.
Их создают на основе керамики и полимеров, но с использованием природных слоистых неорганических структур, таких как монтмориллонит или вермикулит, которые встречаются, например, в глинах.
В основе строения пластин большинства глинистых минералов лежат два структурных элемента: один элемент состоит из двух слоев атомов кислорода или гидроксильных групп, между которыми в октаэдрической координации расположены атомы алюминия, железа или магния, а второй структурный элемент является кремнекислородными тетраэдрами.
Нанокомпозиты, содержащие металлы или полупроводники.
Обладают уникальными свойствами входящих в их состав кластеров, образованных разным количеством атомов металла или полупроводника — от десяти до нескольких тысяч. Типичные размеры такого агрегата — от 1 до 10 нм, что соответствует огромной удельной поверхности.
Молекулярные нанокомпозиты.
Молекулярные композиты пытались получать, смешивая растворы жесткого и гибкого полимеров, которые образовывали тройную систему. Оказалось, что фазовое поведение полимерного раствора жестких стержнеобразных молекул и гибкой матрицы зависит от энтропии смешения.