15. Фаза Твёрдые растворы, их виды, принципы формирования.

Твердыми растворами называют фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других (или другого) компонентов располагаются в решетке первого компонента (растворителя), изменяя ее размеры (периоды). Таким образом, твердый раствор, состоящий из двух или нескольких компонентов, имеет один тип решетки и представляет собой одну фазу. Твердые растворы замещения с неограниченной растворимостью могут образовываться при соблюдении условий:

Компоненты должны обладать одинаковыми по типу кристаллическими решетками. Только в этом случае при изменении концентрации твердого раствора будет возможен непрерывный переход от кристаллической решетки одного компонента к решетке другого компонента.Различие в атомных размерах D R компонентов должно быть незначительным и не превышать 8 - 15% .

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 атоме.

Твердые растворы внедрения образуются только в тех условиях, когда диаметр атома растворенного элемента невелик (C, N, H ).

В некоторых сплавах (например, медь-золото), образующих при высоких температурах растворы замещения, при медленном охлаждении или длительном нагреве при определенных температурах протекает процесс перераспределения атомов, в результате которого атомы компонентов занимают определенные положения в кристаллической решетке. Такие растворы, устойчивые при сравнительно низких температурах, получили название упорядоченных твердых растворов, или сверхструктур.

16. Фаза Химические соединения, их виды, принципы формирования.

Особенности химических соединений:

Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение.

В соединении всегда сохраняется простое кратное соотношение компонентов. Свойства соединения резко отличаются от свойств образующих их компонентов.

Температура плавления (диссоциации) постоянная.

Образование химического соединения сопровождается значительным тепловым эффектом. Химические соединения обычно образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном строении атомов и кристаллических решеток. Соединение одних металлов с другими носят общее название интерметаллидов, или интерметаллических соединений.

Соединения металлов с неметаллами (карбиды, нитриды, бориды и т.д.) которые могут обладать металлической связью, нередко также называют металлическими соединениями. Фазы внедрения. Переходные металлы (железо, марганец, хром, молибден и др.) образуют с углеродом, азотом, бором и водородом, т.е. с элементами, имеющими малый атомный радиус, соединения: карбиды, нитриды, бориды и гидриды. Они имеют общность строения и свойств и часто называются фазами внедрения. Кристаллическая структура фаз внедрения определяется соотношением атомных радиусов неметалла и металла Rх и Rм. Фазы внедрения являются фазами переменного состава, карбиды и нитриды, относящиеся к фазам внедрения, обладают высокой твердостью.На базе фазы внедрения легко образуются твердые растворы вычитания, называемые иногда твердыми растворами с дефектной решеткой. В твердых растворах вычитания часть узлов решетки, которые должны быть заняты атомами одного из компонент, оказывается свободным. В избытке имеется другой компонент

Электронные соединения. Эти соединения чаще всего образуются между одновалентными металлами или металлами переходных групп, с одной стороны и простыми металлами с валентностью от 2 до 5, с другой стороны.

Соединения этого типа имеют определенное отношение числа валентных электронов к числу атомов, т.е. определенную электронную концентрацию

17. Фазовые превращения в сплавах в твёрдом состоянии, условия их протекания и механизмы осуществления. Причиной фазовых превращений является изменение стабильности фаз в зависимости от внешних воздействий. Например, стабильная в определенной температурной области фаза становится нестабильной при понижении или повышении температуры.

Классификация фазовых превращений может быть проведена на основе сравнения фазового состава системы в начальном и конечном состояниях. Продукт фазового превращения может отличаться от исходной (матричной) фазы:

1. составом при сохранении координации атомов в решетке

2. структурой и фазовым составом (эвтектоидный распад)

3.кристаллической структурой, т.е. координацией атомов в решетке

Другая классификация фазовых превращений в твердом теле может быть основана на механизме протекающих процессов.

Диффузионные процессы. К ним относятся как процессы, протекающие через стадии образования и роста зародышей новой фазы, так и процессы, связанные с расслаиванием твердого раствора на участки с большей и меньшей концентрацией компонента (спинодальный распад, образование зон Гинье - Престона).

Бездиффузионные процессы. Это процессы, происходящие за счет коллективных перегруппировок атомов на расстояния порядка межатомных (например мартенситное и массивное превращения).