Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Так, например, медь имеет гранецентрированную кубическую решетку со стороной куба а—0,36147 им и, образуя непрерывные
273
твердые растворы замещения с никелем, постепенно получает структуру ГЦК со стороной куба а=0,352855 нм, что соответствует уже' чистому никелю.
Растворы внедрения образуются за счет проникновения в кристаллическую решетку данного металла других атомов
Рис. 153. Проникновение атомов в объемно цент- металлического и неме-рированную кубическую (а) и гранецентриро- таллического ТИПОВ, обыч-ванную кубическую (б) решетки при образова- но имеющих меньший нии твердых растворов внедрения атомный ,- радиус, чем
атомный радиус основного металла (матрицы). Условием для образования твердого раствора этого типа является соотношение радиусов
ГА.<0,57ГВ, (10.4)
где гв — радиус атома металла-растворителя; г А—радиус атома растворяющегося металла. Проникновение посторонних атомов в междоузлия кубических кристаллических решеток показано на рис. 153. Твердые растворы внедрения обычно бывают с ограниченной растворимостью.
Диаграммы плавкости-для металлов, образующих непрерывные твердые растворы, строятся по методике, разобранной для эвтектических сплавов. На кривых охлаждения в этом случае площадок не наблюдается, а сущест
Рис. 154. Построение диаграммы плавкости по кривым охлаждения для неограниченного твердого раствора:
/ — чистая медь; 2 — сплав с 33% никеля; -- сплав с 66% никеля; 4 -чистый никель
274
т,к
673«
600
573
473 \
З 731
—
г — —
0,0
61,3% 97. 5 І
1 13,1 %
\
V
505
4 .
20
40
60
дО
Составу % (дгас.^
Рис. 155. Диаграмма плавкости РЬ—-8п:
— твердый раствор одоііа в спинне; (і — тпердьііі раствор СПІШНІЇ н олоно
в уют лишь точки перегиба начала и конца кристаллизации. Растущий кристалл твердого раствора в среде жидкого раствора в зависимости от температуры меняет свой состав и постепенно приближается к составу твердого раствора в конце кристаллизации, что соответствует составу взятого сплава. На рис. 154 показан этот процесс, а также построение диаграммы плавкости Си—№ по кривым охлаждения, изменение состава в процессе плавления и отвердевания сплавов в соответствующем интервале " ~ температуры и фазовое состояние областей диаграммы плавкости.
Сплавы такого типа отличаются высокой однородностью — гомогенные сплавы — и постепенным изменением физических свойств с изменением состава.
Д и а граммы п л а в к о с т и для металлов, образ у-ю щ и х т в е р д ые р а с т в о р ы о г р а н и ч е н ной растворимости, представляют собой сочетание двух диаграмм плавкости: диаграммы для непрерывного твердого раствора и эвтектической диаграммы. На рис. 155 представлена реальная диаграмма плавкости РЬ—Бп, в которой имеются два твердых раствора (а и Р) и эвтектика из этих твердых растворов в насыщенном состоянии. В начале кристаллизуется твердый раствор олова в свинце (а), который после насыщения образует эвтектику с другим насыщенным раствором (Р) свинца в олове. Таким образом, температура насыщения и эвтектическая температура совпадают.
Обычно насыщение твердого раствора, зависящее от температуры, приводит при охлаждении уже затвердевшего твердого раствора к выделению из него кристаллов растворенного вещества, что позволяет при помощи термической обработки придавать этим сплавам особые свойства.
Сплавы с образованием интерметаллических соединений. При больших силах взаимодействия между атомами в жидком растворе двух или нескольких металлов возможно образование устойчивых интерметаллидов, которые могут рассматриваться как новые компоненты сплава.
Рассмотрим общий случай образования устойчивого соединения в жидкой фазе и тип диаграммы плавкости для таких систем:
А + В.^АВ
В зависимости от избытка того или иного компонента возможны разные случаи равновесия (табл. 10.4).
275
Эти случаи равновесия позволяют сразу представить себе диаграмму плавкости системы, имеющей две эвтектические точки и три температуры плавления. Это будут две эвтектические диаграммы
Т а б л и ц а 10.4. Исследования возможных фазовых состояний в системе из двух компонентов с образованием химических соединений
Область на рис 15й, а Состав Фазопос состояние системы Число степеней свободы С Процесс
I Чистый А 1 + 1 - 2 = 0 7'„.,л Кристаллизация А при температуре плавления
II Избыток А 2+1-2=1 Кристаллизация А из жидкого раствора А + АВ
III Избыток А 2 + 1-3 = 0 7,,; (А + АВ) Эвтектическое состояние (тв. А, тв. АВ, жидкий раствор А + АВ)
IV Избыток А Э==^Г-А*АВ-:. 2+1-2=1 Кристаллизация АВ из жидкого раствора А + АВ
V . Чистый АВ АВ\----- ¦1+1-2 = 0
1 ил.Л В Кристаллизация АВ при температуре плавления
VI Избыток В '2+1-2=1 Кристаллизация АВ из жидкого раствора В + АВ
276
Продолжение табл. 10.4
Область аа рис 1ГИ), (1 Со ста и Фа.чонос состояние систем ы Числи степенен споподы С Процесс
1
VII Избыток В АВ Щ в 2 + 1 — 3 - 0 Т,.\ (В + АВ) Эвтектическое состояние (тв. В, тв. АВ, жидкий раствор В + АВ)
