Сплав - внедрение
Cтраница 1
Сплавы внедрения являются важнейшими материалами, широко применяющимися в различных областях техники. Для создания таких материалов с требуемыми свойствами первостепенное значение имеют вопросы о количестве и характере размещения внедренных атомов в кристаллической решетке, а также об их подвижности. Концент-рация атомов внедрения и их размещение в различного типа междоузлиях кристаллической решетки определяют прочность, а также другие важнейшие свойства сталей и ряда других материалов. Факт наличия или отсутствия внедренных атомов в кристаллической решетке может полностью обусловить появление ( или исчезновение) ферромагнетизма, антиферромагнетизма и сверхпроводимости. Добавление атомов внедрения способно даже изменить тип твердого тела, вызвав фазовый переход из металлического в неметаллическое состояние. [1]
Сплавы внедрения могут образовываться и в более сложных случаях, когда на узлах находятся атомы разных сортов, например, при внедрении атомов некоторого элемента в междоузлия сплава замещения. В этих случаях не все внедренные атомы, даже замещающие однотипные междоузлия, находятся в одинаковых условиях и, в частности, энергия взаимодействия их с окружающими атомами на узлах будет различной для разных конфигураций окружающих междоузлие атомов разного сорта. Если же атомы на узлах образуют сплав, который при достаточно низких температурах находится в упорядоченном состоянии, то упорядочение на узлах может выделить среди междоузлий ( даже геометрически однотипных) различные их типы, в среднем энергетически неэквивалентные. Среди фаз внедрения встречаются соединения, в которых па узлах имеется определенное количество структурных вакансий. [2]
Моделирование сплавов внедрения показало [76], что в a - Fe атомы углерода могут образовывать стабильные комплексы с внедренным ( в виде гантели) атомом железа. [3]
Особенность сплава внедрения Со-С состоит в изменении электронного механизма стабилизации одномерных длиннопериодных структур с ростом содержания углерода выше предела растворимости. Здесь структурная перестройка сопровождается перераспределением легирующего элемента, что, в свою очередь, приводит к изменению упругих полей. Термодинамическое исследование [106] показало, что при определенных условиях взаимно связанное распределение концентрации и дефектов упаковки должно приобретать периодический характер. [4]
В сплавах внедрения при изменении температуры могут происходить процессы перераспределения внедренных атомов по междоузлиям разного типа, обусловленные стремлением системы перейти в новое состояние равновесия. Для ряда практических задач важно знать скорость протекания таких процессов. Это оказывается существенным во всех случаях термообработки сплавов внедрения, когда необходимо определить время, требуемое для создания нужного характера размещения внедренных атомов. [5]
В сплавах внедрения, содержащих бор, он находится не в виде одиночных атомов, а образует слои, расположенные между плотно упакованными параллельными слоями атомов металла. [6]
 |
Сплавы различных типов. а-сплавы замещения. б-сплавы внедрения. Светлые кружки соответствуют атомам основного металла в сплаве, цветные - атомам других компонентов сплава. [7] |
В сплавах внедрения атомы растворенного вещества образуют дополнительные связи с соседними атомами по сравнению с чистым растворителем, а это приводит к тому, что кристаллическая решетка сплава становится тверже, прочнее и менее пластичной. Например, железо, содержащее менее 3 % углерода, намного тверже чистого железа и приобретает значительно большую прочность на растяжение, а также другие ценные физические свойства. Так называемые мягкие ( малоуглеродистые) стали содержат менее 0 2 % углерода; они обладают высокой пластичностью и ковкостью и используются для изготовления кабелей, гвоздей и цепей. Средние ( углеродистые) стали содержат 0 2 - 0 6 % углерода, они жестче мягких сталей и используются для изготовления балок и рельсов. Высокоуглеродистые стали, применяемые для изготовления ножниц, режущих инструментов и пружин, содержат 0 6 - 1 5 % углерода. При введении в стали других элементов получают различные легированные стали. Одним из наиболее известных сплавов такого типа является нержавеющая сталь, содержащая 0 4 % углерода, 18 % хрома и 1 % никеля. Сплавы типа твердых растворов отличаются от обычных химических соединений тем, что имеют произвольный, а не постоянный состав. Отношение содержания неметаллических элементов к металлическим может варьировать в них в широких пределах, что позволяет придавать этим материалам самые разнообразные физические и химические свойства. [8]
В сплавах внедрения во многих случаях атомы металла располагаются на узлах объемноцентрированной кубической ( ОЦК), гранецентрироваиной кубической ( ГЦК) и гексагональной плотноупакованпой ( ГПУ) кристаллических решеток, характерных для большинства металлов, но встречаются соединения и со сложными решетками с большим количеством атомов в элементарной ячейке, отличающимися от исходной решетки чистого металла. [9]
Однако существуют сплавы внедрения легких атомов ( водорода) в матрице, построенной из массивных атомов металла. В таких сплавах квантовый эффект де-локализации будет существен только для подсистемы внедренных атомов, тогда как атомы металла могут рассматриваться как локализованные в определенных узлах решетки в соответствии с классической моделью твердо - го тела. [10]
При изучении сплавов внедрения с любой степенью заполнения междоузлий важно знать, как распределены внедренные атомы по междоузлиям разного типа и с какой скоростью изменяется их распределение после нарушения равновесия, например, после закалки. Эти вопросы были теоретически рассмотрены выше для случая внедрения в решетку металла и упорядочивающегося сплава в предположении, что концентрация внедренных атомов достаточно мала, чтобы можно было пренебрегать случаями замещения ими соседних междоузлий. Однако существует большое количество фаз внедрения, в которых концентрация внедренных атомов не мала, и это предположение уже несправедливо. [11]
Диффузия в сплавах внедрения является процессом, используемым при различных видах обработки металлических материалов. Знание же законов кинетики процессов перераспределения внедренных атомов по междоузлиям позволяет определить время, необходимое для достижения практпчеески равновесного состояния сплава после его закалки или какого-либо другого вида термической обработки. [12]
При рассмотрении теории распадающихся сплавов внедрения и теории диффузии в упорядоченных сплавах частично использован материал, изложенный в монографиях: Смирнов А. Л. Молекулярно-кинетическая теория металлов. [13]
Термины сплавы включения, сплавы внедрения и промежуточные фазы используются для сплавов, в которых меньшие по размеру атомы неметаллов внедрены в промежутки плотноупакованной структуры из атомов металлов, при этом исходная структура металла меняется мало. [14]
Полагают, что высокая твердость сплавов внедрения обусловлена наличием прочных направленных связей. [15]
Страницы: 1 2 3 4