Решетка - алюминий
Cтраница 3
Еели несколько атомов кремния попадут в решетку алюминия, энтропия системы сильно возрастет, так как значительно возрастет количество возможных конфигураций. Атомы кремния искажают решетку алюминия, и в результате их перехода в эту решетку энтальпия также увеличивается. [31]
Искусственное старение производят при температурах 120 - 150 С. Время старения ограничено, так как при длительном старении наблюдается разупрочнение. Это вызвано тем, что происходит отрыв СиА12 от решетки алюминия. [32]
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. [33]
 |
Электрошюмикроскопический снимок сплава А1 - 4 % Си после старения в течение 96 дней при 190 С. Х20000. [34] |
Наиболее изученным стареющим сплавом является твердый раствор меди в алюминии. Еще в 1938 г. Гинье [96] и Престон [97] независимо друг от друга заметили на рентгенограммах от монокристаллов дюралюминия после естественного старения дополнительные рефлекты, приписанные авторами двумерной рентгеновской дифракции от образований, имеющих форму тончайших ( в несколько атомных слоев) пластинок. Эти обра-зования были объяснены скоплением атомов меди вдоль кристаллографических плоскостей 100 решетки алюминия. [35]
 |
Элементарные кристаллические ячейки. [36] |
Размеры кристаллической решетки характеризуются параметрами, или периодами решетки. Параметры имеют величины порядка атомных размеров и измеряются в ангстремах. Так, параметр решетки хрома, имеющего структуру объемноцентри-рованного куба, равен 2 878 А, а параметр решетки алюминия, имеющего структуру гранецентрированного куба, равен 4 041 А. [37]
Из этого можно сделать заключение, что имеется некоторая возможность для взаимодействия металла с кислородом и во втором атомном слое металлической решетки и в первичной стадии процесса. Различие в поведении алюминия и железа при окислении может определяться различием в строении кристаллических решеток этих металлов: объемноцентрированной кубической для железа и гранецентрированной кубической для алюминия. Кубическая грань кристалла железа содержит во втором слое атомы, способные притти в соприкосновение с кислородом и в первичные моменты контакта его с металлом. Ввиду более плотной упаковки атомов в решетке алюминия такая возможность для него менее вероятна. [38]
В этих условиях, наряду с поликристаллической пленкой, образуются монокристальные слои с ориентацией плоскостью ( 100) параллельно подкладке. Об этом свидетельствует точечная картина, накладывающаяся на систему дебаевских колец. Некоторые слабые отражения, не относящиеся к интерференциям от металла, интерпретируются как результат рассеяния электронов от кристалликов NaCl, оставшейся на поверхности алюминиевой пленки после недостаточного промывания. Наличие отражений от NaCl позволило установить, что в пределах точности эксперимента постоянная решетки алюминия имеет нормальное значение. [39]
Аналогичная картина наблюдается в изменении кристаллических структур элементов пятого периода. Рубидий обладает ОЦК структурой. Низкотемпературная модификация стронция изоморфна а-калъцию. Элемент Ilia подгруппы - индий обладает гранецентрированной тетрагональной структурой, близкой к ГЦК решетке алюминия. Гранецентри-рованная тетрагональная структура индия является переходом к объемно-центрированной тетрагональной структуре р-олова. В ряду сурьма - йод, структуры которых возникают путем образования направленных двухэлектронных связей, происходит окончательная потеря металлических свойств. Иттрий, цирконий, ниобий и молибден изоморфны, включая полиморфные модификации, соответственно скандию, титану, ванадию и хрому, и только гексагональные плотные упаковки технеция и рутения отличаются от структур марганца и железа. Родий, палладий и серебро имеют такие же гранецентри-рованные решетки, как ( i-кобальт, никель, медь, а кадмий - такую же решетку, как цинк. [40]
Однако соображения такого характера должны использоваться с осторожностью, так как в выражении для AHf имеются еще три члена. Ответить на этот вопрос, указав, что А1 не имеет конфигурации инертного газа, нельзя; многие ионы с конфигурацией иной, чем у инертных газов, дают совершенно устойчивые соединения, и А1 1 мог бы иметь конфигурацию 3s2 без неспаренных электронов подобно стабильным ионам Т1, РЬ2 и Bi3, которые все имеют конфигурацию 6s2 ( см. стр. ДЯд в обоих случаях одинаковы, и значения & HS также не должны сильно отличаться, потому что А1 должен иметь примерно такой же размер, как Na, так что при образовании кристалла из газообразных ионов должна выделяться приблизительно такая же энергия. Далее, по всей вероятности, значение ЛЯ для A1F должно быть значительно меньше, чем для NaF, из-за большей энергии решетки алюминия по сравнению с натрием и большего первого потенциала ионизации алюминия. Однако имеются указания, что A1F существует при повышенных температурах. [41]
Хотя Кворелл [69] рассматривает такой случай, как рост на кристаллической платиновой подложке с ориентацией ( 100), это не соответствует его же экспериментальным данным. При последующем испарении алюминия за счет нагрева от испарителя платина рекристаллизовалась с образованием аксиальной текстуры. Ошибка в работе [57] могла произойти по той причине, что авторы ее без достаточных оснований отнесли все наблюдавшиеся ими рефлексы к решетке алюминия. [42]
Чистый металл, например железо или медь, имеющий плотноупа-кованную структуру, очень мягок, так как он представляет собой агрегат ионов, удерживающих друг друга не непосредственными связями между атомами, как в гомеополярных или ионных кристаллах, а с помощью атмосферы электронов. В результате введения примесей, часто в сравнительно небольших концентрациях, и после холодной обработки ( прокатка, волочение) или старения возникают нужные свойства. При холодной обработке происходит измельчение монокристаллов до агрегатов, состоящих из малых кристаллов с размерами порядка 10 - 4 - 10 - 5 см, и свойства, получающиеся в результате такой обработки материала, зависят от средних размеров, напряжений и относительной ориентации этих мельчайших поликристаллических образований. Физические свойства многих промышленных сплавов создаются путем процессов термической обработки, называемых облагораживанием и дисперсионные твердением. В простом случае бинарного сплава компоненты, приводящие к облагораживанию сплава, расплавляются вместе с металлом-растворителем, и сплав закаляется. Вследствие того, что растворимость этих компонентов меньше при более низких температурах, холодный твердый раствор является пересыщенным, но быстрое охлаждение препятствует перегруппировке атомов. После этого сплав подвергается обработке, называемой старением, которая состоит в том, что сплав в течение сравнительно длительного времени выдерживается при температуре значительно более низкой, чем его температура плавления, и поэтому пересыщенный твердый раствор начинает распадаться. Сплав Си - А1, УПОМЯНУТЫЙ ниже, можно полностью закалить при температура 140 С в течение 22 часов. Во время этого процесса старении происходит изменение физических свойств, но сплав может достигнуть максимальной твердости прежде, чем произойдет какое-либо осаждение, видимое под микроскопом. По всей вероятности, при достижении максимальной твердости, п различных сплавах выделение растворенного металла из пересыщенного раствора происходит в различной степени. Например, в сплаве серебро - медь ( 7 5 0Си), характеризующимся максимальной тв рдостыо, происходит почти полное выделение меди из решетки серебра. С другой стороны, в сплаве алюминий - медь, содержащем 4 8 0 меди максимальная твердость достигается раньше, чем происходит такое выделение; при этом растворенные атомы меди только собираются в островки в решетке алюминия. Этот сила ч при температуре выше 800 С имеет кубическую плотную упаковку и при охлаждении сохраняет свою структуру в виде неупорядоченного твердого раствора замещения. [43]
Страницы: 1 2 3