Виды взаимодействия компонентов в сплаве

 

В зависимости от характера взаимодействия компонентов различают сплавы:

механические смеси;

химические соединения;

твердые растворы.

Механическиесмеси

 

Сплавы механические смеси образуются, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения.

 

Образуются между элементами значительно различающимися по строению и свойствам.

 

Сплав состоит из кристаллов, входящих в него компонентов. В сплавах сохраняются кристаллические решетки компонентов.

Сплав- механическая смесь

Твердые растворы

Твердые растворы- это фазы, кристаллические решетки которых состоят из атомов отдельных компонентов.

В твердых растворах один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого, располагаясь в решетке первого компонента (растворителя), изменяя ее размеры (периоды).

Т.о. твердые растворы имеют один тип решетки и представляют собой одну фазу.

 

Различают твердые растворы внедрения и замещения.

Они являются фазами переменного состава.

 

При образовании твердого раствора замещения атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в узлах его кристаллической решетки.

 

 

При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической решетки компонента растворителя.

 

Твердый раствор – гомогенная система, внутри его нет поверхности раздела.

 

Многие металлы могут в той или иной степени растворяться один в другом в твердом состоянии. Так, в алюминии может растворяться до 5,5% меди, а в меди до 39 % цинка.

 

Твердым раствором называется вещество, кристаллическая решетка которого состоит из атомов отдельных компонентов.

 

Твердые растворы с неограниченной растворимостью могут образовываться при соблюдении следующих условий:

 

Компоненты должны обладать одинаковыми по типу кристаллическими решетками

Различие в атомных размерах компонентов не должно превышать 9-15%

Компоненты должны принадлежать к одной и той же группе периодической системы элементов.

 

Например, серебро-золото, медь-никель, молибден-вольфрам

 

 

Твердые растворы внедрения могут возникать только в тех случаях, когда диаметр атома растворенного компонента невелик. Это углерод, азот, водород. И они могут быть только ограниченной концентрации, поскольку число пор в решетке ограничено.

 

Химические соединения

Химические соединения – они образованы по закону нормальной валентности. При образовании химических соединений соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции, что может быть выражено простой формулой АnВm.

 

Химические соединения имеют следующие характерные особенности:

 

кристаллическая решетка хим. соед. отличается от решеток компонентов, образующих их.

 

Свойства его резко отличаются от свойств исходных компонентов

 

Они имеют постоянную температуру плавления

 

Образование их сопровождается значительным тепловым эффектом.

 

В отличие от твердых растворов хим. соединения обычно образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном строении.

 

Соединение одних металлов с другими носят общее название – интерметаллиды. Например, Mg2 Sn.

 

Эвтектика

Эвтектика – это механическая смесь микроскопически мелких частиц.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется тогда, когда они не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения.

 

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ

Диаграммы состояния – это графическое изображение состояния (фазового состав, структуры) любого сплава системы в зависимости от температуры и концентрации.

 

Зная ее можно представить полную картину формирования структуры любого сплава, определить оптимальную температуру заливки сплавов для получения литых деталей, сделать заключение о возможностях и условиях обработки давлением, определить режим термической обработки.