Строение метал-их сплавов

Сплавы - это вещ-ва, сост-ие из нескольких элем-ов, взятых в произвольных соотношениях. Сплавы получ-ся главным образом путем сплавления различных элем-ов в жидком состоянии, но могут быть получены и за счет диффузии в твердом состоянии, и путем совместной конденсации паров или другими способами. Компонентами сплава наз-ют хим-ие элем-ты или соединения, входящие в состав сплава. В зависимости от хим-ой природы элем-ов, размера их ионов и типа кристал-ой реш-ки компоненты могут растворяться друг в друге (ограниченно или неогр-но), могут быть нераств-ыми друг в друге или образовывать новые хим-ие соед-ия. Отдельные однородные части сплавов, отделенные от других частей поверхностью раздела, при переходе через кот. хим-ий состав и св-ва меняются скачком, наз-ся фазами. Графич-ое изобр-ие фазовых равновесий в зависимости от температуры и состава принято называть диаграммой состояния.

Важно отметить, что решеточные дислокации взаимодейс-ют с атомами растворенных примесей или легирующих элементов. Вблизи чужеродного атома кристал-ая реш-ка искажена - растянута или сжата. В ядре дислокации кристал-ая реш-ка также искажена: под экстраплоскостью кристал-ая реш-ка растянута, а над экстраплоскостью сжата. Поэтому чужеродные атомы притягиваются к дислокациям, образуя атмосферы Котрелла. При движении дислокаций вместе с ними перемещаются и атмосферы Котрелла, что приводит к затруднению движения дислокаций или к повышению прочности металлических материалов. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Искажение кристаллической решетки за счет присутствия дислокаций повышает удельное электр-ое сопротив-ие металлич-их материалов и снижает удельное электрич-ое сопротив-ие неметаллич-их материалов.

Объёмные дефекты кристал-ой реш-ки (Влияние дефектов на свойства кристаллов)

К объёмным (трехмерным) дефектам кристалл-ой реш-ки относятся трещины и поры. Наличие трещин резко снижает прочность как матер-ов на металл-ой основе, так и неметалл-их матер-ов. Т.к. острые края трещин яв-ся концентраторами напряж-ий. Важно, что при одинаковой геометрии трещин пластичность метал-их матер-ов остается выше, чем неметалл-их. Различие состоит в том, что в метал-их матер-ах в области концентрации напряж-ий облегчается генерация дислокаций, и пластическая деформация матер-ла приводит к затуплению трещин. В неметал-их матер-ах кристал-ая реш-ка упакована неплотно, подвижность дислокаций невелика  затупление острых краев трещин за счет пластич-ой деформации невозможно.

Присутствие в матер-ле пор также снижает прочность метал-их матер-ов, т.к. уменьшается истинное сечение деталей. В неметал-их матер-ах влияние пор на св-ва матер-ла не столь однозначно. Крупные поры снижают прочность матер-ла, поскольку уменьшается сечение изделий. В то же время мелкие поры могут повышать прочность матер-лов. Т.к при возникновении пор появл-ся свободная поверх-ть. У атомов, находящ-ся на свободной поверх-ти, кол-во соседей резко отлично от кол-ва соседей атомов в глубинных слоях матер-ла энергия атомов на поверх-ти матер-ла повышена. Первая производная поверхностной энергии по расстоянию явл-ся поверхн-ым натяжением. Т-м обр-м, на атомы, наход-ся на поверх-ти пор, действуют сжимающие напряж-ия. Неметал-ие матер-лы с ионной или ковалентной связью м/у атомами хорошо сопротивляются действию сжимающих и плохо противостоят действию растягивающих напряж-ий. При всех реальных схемах нагружения (например, изгиб) в матер-ле возникают как растягивающие, так и сжимающие напряж-ия. При наличии пор сжимающие напряж-ия на их поверх-и компенсируют внешние растягивающие напряж-ия. Поэтому присутствие мелких пор ведет к росту прочности неметалл-их матер-лов.

Т.к. энергия атомов на поверх-ти объёмных дефектов повышена, то они являются источником вакансий. При нагреве трещины и поры как бы "испаряются", превращаясь в вакансии. При охлаждении вакансии вновь "конденсируются". При "конденсации" вакансионного "пара" система стремится к минимуму энергии, а , к минимуму поверхностной энергии. Т-м об-м, при нагреве и последующем охлаждении острые трещины превращаются в сферические поры, то есть за счет чередования нагрева с охлаждением можно превращать опасные трещины в менее опас-е поры.

Уменьшение сечения матер-ла при наличии пор и трещин, а также искажение кристал-ой реш-ки вблизи их поверх-ти приводит к повышению удельного электросопрот-ия метал-их матер-лов. В неметалл-их матер-лах наличие объёмных дефектов снижает удельное электросопрот-ие вследствие повышения подвижности ионов по вакансиям в матер-лах с ионной связью и облегчения выхода электронов в матер-лах с ковалентной связью.

С ростом темп-ры концентр-ия вакансий растет  увелич-ся удельное электросопрот-ие. Аналогичным образом удельное электросопр-ие растет при легировании металлов вследствие появл-ия атомов примесей, искажающих кристал-ую реш-ку.