Твердый раствор - тип - замещение
Cтраница 1
Твердые растворы типа замещения образуются тогда, когда элементы сходны по своей химической природе и активности, но не склонны к образованию химических соединений. Юм-Розери с сотрудниками показал, что если диаметры атомов двух металлов не отличаются более чем на 15, то такие металлы имеют существенную растворимость друг в друге путем замещения. Обычно наблюдается, что элементы с высшей валентностью лучше растворяются в кристаллам элементов низшей валентности. [1]
Твердые растворы типа замещения образуются тогда, когда элементы сходны по своей химической природе и активности, но не склонны к образованию химических соединений. Юм-Розери с сотрудниками показал, что если диаметры атомов двух металлов не отличаются более чей на Ь %, со такие металлы имеют существенную растворимость друг в друге путем замещения. Обычно наблюдается, что элементы с высшей валентностью лучше растворяются в кристалла. [2]
В предлагаемой работе произведено исследование того, для каких типов упорядочения в сплавах ( твердых растворах типа замещения) возможно существование точки Кюри. Это исследование существенно облегчается тем, что подавляющее большинство твердых растворов металлов ( в неупорядоченном состоянии) обладает решеткой одного из трех типов - кубической гране - или объемноцентрированной решеткой или гексагональной плотной упаковкой ( решетки соответственно типов А1, А2, A3 - см. [3], стр. В немногочисленных твердых растворах с другой решеткой ( например, Fe в Mn, Sn и Sb друг в друга) пределы растворимости сравнительно узки и в них неизвестно каких-либо сверхструктур. Неизвестны сверхструктуры также и в сплавах Sb с Bi, обладающих неограниченной взаимной растворимостью. Поэтому исследование всех этих случаев не представляет интереса и достаточно ограничиться кристаллами указанных трех типов. [3]
Подводя итоги, мы можем сказать, что для нас представляют интерес смешанные кристаллы, или твердые растворы, двух типов: твердые растворы типа замещения, в кристаллической решетке которых равноценные в структурном отношении углы или участки могут быть заняты различными компонентами, и твердые растворы типа внедрения, в которых частицы микропримеси занимают часть промежутков между узлами кристаллической решетки. Между этими крайними типами существуют, по-видимому, смешанные типы, в которых происходит и замещение и внедрение. [4]
 |
Расположение атомов в кристаллической решетке твердого раствора, построенного по типу замещения. [5] |
Известно большое количество сплавов с неограниченной взаимной растворимостью, например Со - Fe, Мп - Си, Fe - Сг, Ti - W, Сг - Ti, Си - Ni и др. Следует отметить, что до настоящего времени не удалось установить совокупность условий, которые были бы не только необходимы, но и достаточны для образования сплава твердого раствора типа замещения с полной взаимной растворимостью двух металлов. [6]
 |
Расположение атомов в кристаллической решетке твердого раствора, построенного по типу замещения. [7] |
Известно большое количество сплавов с неограниченной взаимной растворимостью, например Со - Fe, Mn - Си, Fe - Сг, Ti - W, Сг - Ti, Си - - № и др. Следует отметить, что до настоящего времени не удалось установить совокупность условий, которые были бы не только необходимы, но и достаточны для образования сплава твердого раствора типа замещения с полной взаимной растворимостью двух металлов. [8]
Смешанные кристаллы или твердые растворы могут быть двух типов. Твердыми растворами типа замещения называют такие, в кристаллической решетке которых равноценные в структурном отношении углы могут быть заняты статистически равномерно различными частицами. Если посторонние частицы занимают часть промежутков между узлами кристаллической решетки, то такие твердые фазы называют твердыми растворами типа внедрения. Между этими крайними типами существуют, повидимому, смешанные типы, в которых одновременно происходит и замещение и внедрение. [9]
 |
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях. [10] |
Особенно большое значение имеют твердые фазы переменного состава, которые принято называть твердыми растворами. Рентгенографические исследования по-называют, что существуют твердые растворы типа замещения и типа внедрения. В твердых растворах за-мещения атомы, молекулы или ионы одного вещества замещают в кри-сталлической решетке атомы, молекулы или ионы другого вещества, при этом тип решетки и число атомов в ячейке сохраняются, но изменяют-ся ее объем и плотность. Для образования твердых растворов такого типа требуются определенные условия. Так, если компоненты имеют ионные решетки, то, по Гольдшмид-ту, для образования твердых растворов необходимо: а) аналогия химических формул компонентов; б) равенство по знаку зарядов их составляющих ионов; в) возможная близость радиусов и степени поляризации соответствующих компонентов; г) сходство симметрии и размеров кристаллических ячеек. [11]
Титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий и тантал образуют стабильные карбиды и нитриды состава MX. При этом атомы металла образуют кубическую гранецентрированную решетку, а более мелкие атомы углерода или азота занимают все октаэдрические пустоты. Нортона и Моури [85], Новотного и Киффера [ 86aj было показано, что, за исключением системы ZrC - VG, при взаимодействии карбидов образуются непрерывные ряды твердых растворов типа замещения. Соединения ZrC и VC почти совершенно нерастворимы друг в друге, что объясняется неблагоприятным размерным фактором. В двойных системах нитридов - ZrN, NbN, TIN и VN - во всех случаях, за исключением системы ZrN - VN, также обра зуются непрерывные ряды твердых растворов. [12]
Титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий и тантал образуют стабильные карбиды и нитриды состава MX. При этом атомы металла образуют кубическую гранецентрированную решетку, а более мелкие атомы углерода или азота занимают все октаэдрические пустоты. В работах Ковальского и Уманского [62], Нортона и Моури [85], Новотного и Киффера [ 8ба ] было показано, что, за исключением системы ZrC - VC, при взаимодействии карбидов образуются непрерывные ряды твердых растворов типа замещения. Соединения ZrC и VC почти совершенно нерастворимы друг в друге, что объясняется неблагоприятным размерным фактором. В двойных системах нитридов - ZrN, NbN, TIN и VN - во всех случаях, за исключением системы ZrN - VN, также образуются непрерывные ряды твердых растворов. [13]
Такое состояние металлурги называют твердым раствором. В основном это растворение состоит в том, что атомы одного элемента замещают атомы другого элемента в его кристаллической решетке. Например, атомы меди могут занять беспорядочное положение в решетке алюминия. Однако при этом наблюдается либо расширение, либо сжатие, потому что атомы имеют различные размеры и между этими атомами действуют различные силы. Способность одной решетки допускать атом другого элемента имеет вполне определенный предел; растворимость изменяется, кроме того, с температурой. Сплавы такого вида известны как твердые растворы типа замещения. Другой тип сплавов, называемый твердым раствором внедрения, возникает в случае, когда растворяемые атомы значительно меньше по размерам, чем атомы растворителя. [14]
Страницы: 1