Понятие о равновесных системах, типы сплавов

Категория:
Металлы


Понятие о равновесных системах, типы сплавов

Построить диаграммы состояний и правильно их использовать удается не для всех вообще, а только для так называемых равновесных систем сплавов.

Равновесной (стабильной) называется такая система, в которой закончились все превращения, завершились химические реакции и диффузионные процессы и во всех фазах установились одинаковые температура и давление. Система, для которой названные условия не выдерживаются, оказывается неравновесной или метастабильной.

Обычно для завершения реакций, выравнивания температуры и для окончания диффузионных процессов требуются довольно значительные промежутки времени. Поэтому при описании экспериментального построения диаграмм состояний и толковании уже готовых диаграмм речь всегда идет о чрезвычайно замедленных нагревах и охлаждениях изучаемого сплава, занимающих иногда сотни часов и в значительной мере обеспечивающих полноту завершения всех процессов превращения и приближение системы к истинно равновесному состоянию.

Рассмотрим теперь, какие типы равновесных сплавов могут образоваться при кристаллизации однофазных жидких систем из нескольких компонентов.

Сплавы в твердом состоянии могут быть построены из кристаллов (кристаллитов, зерен) одного или нескольких видов, т. е. они могут содержать одну или несколько твердых фаз.

Сплавы — механические смеси. В двойных сплавах в простейшем случае каждый из компонентов кристаллизуется в чистом виде и образует самостоятельную твердую фазу. При этом твердый сплав будет состоять из механической смеси двух видов кристаллов, т. е. из двух твердых фаз, причем каждой фазе будет соответствовать своя собственная кристаллическая решетка, свойственная чистому компоненту.

Схема такого двухфазного строения сплава, наблюдаемого в микроскоп, где одна фаза содержит в себе только атомы компонента А, а другая — только атомы компонента В, представлена на рис. 1. В этом случае говорят, что сплав представляет собой механическую смесь из кристаллов чистых компонентов.

Сплавы — твердые растворы. Широко распространен другой случай, когда атомы компонентов А и В не образуют двух самостоятельных кристаллических решеток, а совместно занимают в каждом кристалле узлы одной и той же решетки, располагаясь Рядом друг с другом в таком среднестатистическом соотноше-нии. в каком они введены в сплав. Если, например, атомы А в Qno/3Be держатся в количестве 10% и атомы В в количестве У0 /о, то в таком же соотношении они окажутся и в каждом кристаллите. Если в сплаве содержится 40% атомов А и 60% атомов В, то в таком же соотношении атомы А и В окажутся и в общей решетке каждого кристаллита и т. д.

Рис. 1. Схема структуры двухфазного сплава типа механической смеси пластинчатого (а) и зернистого (б) строения

В этом случае двухкомпонентный сплав в твердом состоянии будет содержать только одну фазу. Схема строения такого сплава представлена на рис. 2. Здесь компоненты Л и Б ведут себя как взаимно растворимые вещества и образуют друг с другом твердый раствор из атомов двух типов.

Рис. 2. Схема строения сплава — твердого раствора: а — кристаллическая решетка; б — микроструктура

Сплавы — химические соединения. Наконец, возможен третий типичный случай взаимодействия компонентов, когда при определенном соотношении атомов Л и В образуется химическое соединение постоянного стехиометрического состава. При этом каждый кристаллит подобно кристаллиту твердого раствора будет иметь пространственную решетку, сложенную из атомов А и В, но в отличие от твердого раствора здесь эти атомы находятся в строго постоянном количественном соотношении, определяемом химической формулой соединения.

Реальные сплавы бывают построены чаще всего как комбинации из всех указанных типов


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум