Том 1 (1134473), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Мд М ид 'род:р ар рр др лрр — сасагаа", Вес. % Сц Рнс. Х!'т'„6. Диаграмма плаакости системы марганец — медь. Твердые растворы, подобно жидким, могут давать смеси, аналогичные азеотропным (рис. Х1Ч, 6). В твердых растворах возможны также переходы от ограниченной к неограниченной растворимости при соответствующих критяческих температурах. у 5.
Твердые растворы, компоненты которых взаимно ограниченно растворимы Весьма часто компоненты, взаимно неограниченно растворимые в жидкой фазе, обладают ограниченной растворимостью в твердом состоянии. В системах подобного рода возможны два типа соотношений между составами жидкого и выделяющегося из него твердого раствора. В первом случае из жидкой фазы, богатой компонентом А, выделяются кристаллы тиердого раствора, еще более богатые компонентом А, а из жидкой фазы, богатой компонентом В, выделяются кристаллы, еще более богатые ком- ' Структура кристаллических образований, состав которых непрерывно изменяется от середины к наружной поверхности, называется эонаевнай. 406 Гл, ХЮ.
Лектнамтонентньте системы с ограниченной растворимостью понентом В. Во втором случае нз жидких фаз любого состава выделяются кристаллы твердого раствора, всегда обогащенные одним и тем же компонентом, например компонентом А. Диаграмма системы первого типа представлена на рис. Х1Ч, 7. Область Г отвечает жидкому раствору; области 1! и Ш вЂ” твердым растворам. В участках, заштрихованных иодами, система состоит из двух фаз.
Для выяснения возможных преврашений в системе рассмотрим равновесные состояния, через которые проходят при охлаждении два различных раствора. е0 РЬ А'гд 300 " 00 тп 00 с0 ' БО Ба '00 — Сееегай, Ксц % НИ Рис. Х1Ч, 7. Диаграмма илавкости системы свииец— олово. По мере отвода теплоты от жидкого раствора, исходное состояние которого характеризуется фигуративной точкой й, температура понижается и фигуративная точка опускается. Точка 1 отвечает предельному охлаждению, при котором система еще однофазна; при дальнейшем охлаждении выделяется твердый раствор, состав которого меняется по линии солндуса со; состав равновесного с ним жидкого раствора меняется по линии ликвидуса са.
Таким образом, например, фигуративной точке всей системы гл отвечают точки гп" и лг' равновесных жидкого и твердого растворов. В момент достижения температуры, которой отвечает точка и, система состоит из жидкого раствора а и твердого раствора о. Жидкий раствор а, как показывает диаграмма, может находиться в равновесии одновременно с двумя твердыми растворами о и р. По аналогии с диаграммой рис. ХП1, 2 подобный раствор З 5.
Твердые растворы (колаоненты ограниченно растворачыт 407 называется жидкой эвтектической смесью. Прн дальнейшем отнятии теплоты нз эвтектической смеси выделяются два твердых раствора р и о. Во время кристаллизации эвтектики имеются три фазы: расплав а. кристаллы р и кристаллы о. После окончания кристаллизации остаются две кристаллические фазы, каждая из которых представляет твердый раствор.
При дальнейшем охлаждении смеси твердых растворов состав этих растворов изменяется. Так, точке а отвечает смесь твердых растворов т и з. При охлаждении раствора, исходному состоянию которого отвечает точка е, система остается однофазной до температуры, соответствующей точке ) включительно. При дальнейшем охлаждении образуются две фазы, подобно предыдущему случаю. При температуре, соответствующей фигуративной точке 1, весь расплав затвердевает, и снова имеется одна равновесная фаза. Теперь это — твердыи раствор того же состава, что и исходный жидкий раствор.
Твердый раствор при дальнейшем охлаждении не изменяется, пока не будет достигнута температура его предельного охлаждения (точка и). При более низких температурах происходит разрыв сплошности твердой фазы, и равновесная система Ро — 8п снова оказывается двухфазной. т.
е. представляет собой тонкую смесь кристаллов твердых растворов двух типов — олова в свинце и свинца в олове. Диаграмма второго типа изображена на рис. Х1Ч, 8. В этом случае при любом составе жидкого раствора состав выделяющегося твердого раствора обогащен платиной. Так же как н в предыдущем случае, система однофазна, когда ее фигуративные точки находятся в области 1 — жидкою раствора, в областях П и! П— твердых растворов, на линиях ликвидуса ср и рс(, на линиях солидуса со и дт(, а также на границах области разрыва сплошности ах и атт, Фигуративные точки всей системы, лежащей внутри областей, заштрихованных иодами, отвечают двум равновесным фазам. Три равновесные фазы могут сосуществовать, когда фигуративная точка всей системы лежит на иоде одр. Система, отвечающая фигуративной точке а, будучи охлаждена до 1185 С (точка 1), состоит из двух фаз, которым отвечают точки о и р.
При дальнейшем отнятии теплоты начинается кристаллизация твердого раствора д, более бедного платиной, чем исходный расплав. Так как состав твердого раствора д лежит между составами твердого раствора о и жидкого раствора р, то на его образование расходуются обе эти фазы. В процессе кристаллизации твердого раствора д система состоит из трех фаз о, д и р. По окончании кристаллизации налицо снова две фазы— два твердых раствора, а именно остаток неиспользованной фазы о и фаза д. 40В Га.
Х!р. двуккомпонеитные системы с ограниченной растворимостью Если охлаждать систему, отвечающую фигуративной точке Ь, то при достижении температуры 1185 С (точка п) опять получатся жидкая фаза р и твердая фаза о. При дальнейшем отнятии теплоты снова начинается выделение третьей фазы — твердого раствора 0 аа счет фаз р и о. Но в данном случае система в целом богаче Аи, чем фаза 0, поэтому ранее выделившийся твердый раствор о израсходуется полностью, а часть жидкого раствора 0 останется неиспользованной. В0 В0 00 00 ' Г00 — 0рергрВ аргв и.%Ай Рис. Х1Н, В. Диаграмма плавкости системы платина— серебро.
После исчезновения фазы о система снова делается двухфазной, Теперь отдача теплоты вновь сопровождается понижением температуры, причем состав жидкой фазы изменяется по линии лик. видиуса, а состав твердой фазы — по линии солидуса. Дальнейшие изменения уже разобраны в предыдущих примерах. йая. Сплавы металлов н их соединений. Интерметаллическне соеднневня Расплавы металлов прн застывании очень часто образуют твердые растворы, свойства которых изменяются непрерывно с изменением состава фаз, Характер зависимости свойсти от состава может быть различным.
Так, например, в сплавах золота с серебром коэффициент теплового расширения р и удельный объем о изменяются по прямой линии, соединяющей значения соответствующих констаат каждого из компонентов, отложенные по соответствующим осям диа- б 6*. Сплиеь1 л1егиллое. Ннгермеголличесние соединения 409 граммы (рис. Х('(г, 9). Изменения же остальных свойств, приведеннмх на этом рисунке, описыиаются плавными линиями, проходящими через максимум или минимум.
Вид этих кривых карактерен для твердых растворов металлов. Механическая прочность твердык растворов металлов больше прочности их компонентов, Это объясняется тем, что всякое механическое воздействие стремится сдвинуть один относительно другого плоские слои атомов кристаллической решетки металла. В твердых растворах решетка деформироваяа. Поэтому она больше сопротивляется подобным сдвигам, и ее механическая устой. чнаость повышается. Госта 6 Рнс, ХЮ, 9. Диаграмма зависимости свойств сплава золото †сереб от состава: я †моду упругости; и †моду твердост141 с †удельн сеъсм (10'С1; р — срсцний коэффициент тепланога ргсширеиия (17 —, 444 'Ск Ь вЂ” удельная влсктрапроводнасть; а — температурный ковффициеит влектричсского сопротивления (Π—. 100 'Ск с — тсрмовлсктродвижу(гцвя сила н паре со свнйцам.
Искажения структуры решетки затрудняют перемещение электронов внутрь твердого раствора, и это приводит к уменьшению электропроводности, падению термоэлектродаижущей силы этнх растворов. Именно искажением решетки объясняется то, что в твердых растворах до сих пор необнаружена сдостоверностью сверхпроводимость. В тех случаях, когда застывший сплав представляет собой смесь двух фаз, каждая из которых является твердым'раствороы с особой кристаллической структурой, многие физические свойства твердого сплава представляют собой среднее арифметическое из соответствующвх свойств каждой из фзз в отдельности.
Зависимость этих свойств от состава выражается прямыми линиями. Металлы могут образовывать нс только твердые растворы, но и химическкс соединения, называемые интерметиллическими соединениями. Состав интерметаллических соединений болынею частью не находится ии в какой заметной связи с валентностью образующих их металлов. Так, например, натрий с оловом может дать следующие соединения: (((аЯпе, (т(аЗ(ц, (т(аЗпз, (т(абпя, (т(аБп. .."; 0(7 го ~ гг гд "', 'и, 60 гХ Гг(7 с:, ~- „го 1 0 ~ 10000 х л 9000 ~~ 6000 м д 7 5 гг гъ 70 д 7700 Л(1 7000 1 и' 0 410 Гл. Х!У. Дэрхкомлонэнтногэ системы с огранцченной растворимостью Ыавбпв, Навои, МэвБп, Ыалбп.
Индивидуальность интерметаллических соединений подтверждается тем, что онн могут образовывать кристаллы с решетнами определенных типов. Если интерметэллнческое соединение в сочетании с тем илн иным из его компонентов образует твердый раствор, то состав подобного раствора мажет изменяться непрерывно, и, следовательно, отпадает вопрос о подчинении всей системы в целом какому-либо стехиаметрическому отношению.
Но при этом следует подчеркнуть, что несмотря иа произвольность ик состава, подобные твердые растворы построены иа базе кристаллической решетки, характерной для индивидуального химического соединения. АЯ 57 50 г0 т0 тл Д йО 'т 10 Я 000а ч. въ 11 ОООО 0,00с й1ДзА9 1'ФДАД Оосргад, аргрмн. % АД Рис. Х1Ч, 10. Диаграмма состояния системы магний — серебро: г — крива» плввкости; 3-влвктропповодиоств; г — тоипврвтуввыа ковфФичиеит влоктропроводкости. Свойства интерметаллических соединений резко отличаются от свойств образующих нх металлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
