Том 1 (1134473), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Интерметаллические соединения обычно значительно тверже и гораздо более хрупки, чем исходные металлы. Соединения двух пластичных металлов, как, например, ЫаНйв, МйтСц, МйвЗп, МнвРЬ, АцтСц и др., настолько хрупки, что легко растираются в порошок. Хрупкость соединений, образованных двумя пластичными компанентамя, в данном случае металлами, Объясняется тем, чта пространственные решшки соединений гораздо сложнее решеток компонентов. Плоскости скольженяя в подобных решетках либо не могут образоваться, либо появляются лишь прн значительных напряжениях.
Прп наличии подобной решетки кристаллические вещества не способны поддаваться пластической деформацнп. б 7. Дальгоииды и бедголлиды 411 Электропроводность интерметаллических соединений обычно меньше элеь— тропроводности компонентов. Если электрапроводность одного компонента высока, а другого ннзна, то соединение обладает промежутпчной электропроводиостью. В качестве првмера диаграммы состояния системы, образующей ннтерметаллическое соединение, рассмотрим диаграмму состояния системы магний-- серебро (рнс.
Х!Ч, 10). Этн металлы образуют два химических соединения Майа и Мй»Аа. Первое из них плавится конгруентио, второе — инконгруентно. Сопоставим кривую плавкоста системы Мй — Аа с кривой состав — электропровод- ность для твердых фаз при 25 'С (рис. Х1У, !О). Уже небольшие добавки серебра к магнию, а также магния к серебру вызывают резкое понижение электропровод- ности, что видно по крутому падению кривой 2 в области твердых растворов со структурами а и М Химическому соединению МйАа отвечает максимум иа кривой плавкостн и сингулярная точка, в которой пересекаются две ветви кривой 2. Это служит подтверзкденнем, что МйАй действительно индивидуальное соединение. При добавках к нему магния илн серебра электропроводность образующихся твердых растворов падает так же сильно, как н при добавках и чистым магнию нли серебру. Второй сингулярной точки, отвечающей второму химическому соединению Маада, на крнвпй 2 нет.
Но зато на кривой 3, описывающей зависимость температурного коэффициента электропроводности от состава, имеются две синг)- лярные точки, отвечающие каждому из хнмвческих соединеинй. В области твердых растворов и, З, В Ь зависимости состав — свойство описыааютсн кривыми линнями.
В точках перехода от аднофазной структуры к двухфазной на обеих кривых видны изломы, указывающие на появление новой, не связанной с предыдущей зависимости свойств от состава. Во всех двухфазных областях Р+сь, т+!З, Ь+т крнвые 2 и 8 прямолинейны, т. е. в этих областях мы имеем две фазы постоянного состава, механически смешанные а различных соотношениях. Для изучения сплавов и их соединений широко применяется метод иссле. дованвя микроструктуры отполированной и цротравленной поверхности ь:еталла в отраженном свете.
Этот метод введен в практику горным инженерст: Н. П. Аносовым в 1831 году. Он позволяет выяснять, как зависит структура затвердевшего сплава от состава и от резкима охлаждения, изучать связь между структурой сплава и его свойствамн и сознательно искать пути получения сплавов с желательнымн свойствами. Э 7. Дальтониды и бертоллиды Образующиеся в сплавах химические соединения, подчиняющиеся стехиометрическим законам Дальтона, называются дальтонидал«и. Термин «дальтониды» можно распространить как на все химические соединения постоянного стехиометрического состава, так и на твердые растворы, для которых имеется сингулярная точка, отвечающая при различных условиях одному н тому же составу. Физико-химический анализ различных систем показывает, что во многих случаях максимумам на кривой плавкости не отвечают сингулярные точки на кривых, выражающих другие свойства системы.
Так, например, на диаграмме состояния таллнй — висмут (рис. (Х1Ъ', 11), несмотря на наличие двух явно выраженных максимумов на кривой плавкости, иа кривых состав — свойство 412 Гл. ХГт'. Двихкомпонентные системы с ограниненной растворимостею 0 ей 40 б0 б0 /00 ббсмиб сиромн. уо В! не имеется ни одной сингулярной точки. Максимумы на кривой плавкости в подобных случаях являются иррациональными, т.
е. не отвечают какому-либо простому стехиометрическому отношению компонентов и смещаются при изменении параметров (например, при изменении давления или концентрации третьего компонента). Таким образом, непрерывные ряды твердых раство- ров, образующих Р- и Т1 фазы, стоят на границе между химическими соеВ1 динениями и растворами. Такие твердые растворы у уподобляются химическому соединению, потому что их кристаллы обладают своей особой структурой, отличной от структур кристаллов исходных ком, 'н',." понентов; с растворами же их сближает неопределенность состава. Курнаков назвал подобные вещества переменного состава бертоллидами в честь Бертолле, который М" считал, что химические М, соединения не обязательу но должны удовлетворять простым стехиометрическим отношениям, и в общем случае являются системами переменного состава. Соединения же постоянного состава представляют собой частный, Рис. Х1т', 11.
Диаграмма состоиаии си,'емы' галлиа аи, ут; хотя и весьма распростра нтн~ыиплеэкостнтнаыплыекстеленнаенснныйелучай ЭТИХ СИ температурный коэффициент электрического со- СТЕМ, протинленнн; Š— электропронэиностн ири Ы'С. Курнаков предложил следующее объяснение образования бертоллидов. В случае иррационального максимума кривой плавкости фазу т 1рис.
Х1Ъ', 12) можно рассматривать как твердый раствор двух определенных химических соединений А В„и АрВ с предполагаемыми точками плавления 1, и г'„но в чистом виде каждое из этих соединений неустойчиво. Фигуративные точки, отвечающие этим неустойчивым соединениям, лежат в 6 8*. Процесса! упорядочения з твердых растворах ' 413 областях более устойчивых двухфазных равновесных систем из твердых растворов а+у и Т+Р. В пределах же концентраций, охватываемых областью твердых растворов Т, химические соединения А В„и АрВ» совместно образуют устойчивую кристаллическую решетку.
Максимуму на кривой плавления таким образом отвечает твердая азеотропная смесь этих соединений. 5 В». Процессы упорядочения в твердых растворах Выше (стр. 365) уже отмечалось, что твердая фаза, после того нак она образовалась путем кристаллизация расплава, мажет претерпевать дальнейшие изменения. В тех случаях, ногда выделившиеся кристаллы индивидуального химического соединения представляют собой неустойчивую модификацию, дальнейшие превраще- »,» д лйхт л иия нмеют место после достаточной — ь'осла!у выдержки при той же температуре. Если же полученные кристаллы термодинамически устойчивы, то даль- Рис. Х1Ч,!2.
Схема, поясняющаяобиейшис превращения возмохгны лишь разование бертоллидов в случаеиррав результате пззаенення условий су. ционального максимума иа кривой гцествоваиия твердой фазы, например плавкости. при дальнейшем понижении температуры или при изменении давления. Аналогичная картина наблюдается и в случае твердых растворов. При быстром охлаждении расплавов получаются термодинамически неустойчивые образонания неоднородной структуры, которые переходят в термодинамически устойчивую однородную форму после достаточной выдержки при той жетемпературе.
Но в твердых растворах возможен н другой процесс дальнейшего упорядочения структуры. Вполне однородный в статистическом смысле и термодинамически устойчивый твердый раствор иногда способен при дальнейшем охлаждении изменить свою -кристаллическую структуру, образуя уже иную, но опять однофазную однородную систему. Пример подобного процесса встречается при охлаждении сплавов меди и платины различных составов (рис.
Х1Ъ', !3). При достаточно медленном охлаждении расплавов Р1 — Сп различного состава получаются вполне однородные твердые растворы. Но в процессе охлаждения затвердевших систем, близних по составу к соединениям Р1Сп и Р1Спэ, наблюдается дальнейшее лвменение этих структур. В системе состава Р1Сп, при температуре 645 'С из кристаллов с беспорядочно расположенными атомами платины и меди образуются кристаллы индивидуального соединения Р1Сп,.
Таким образом, наблюдается переход от статистической однородности, когда по узлам геометрически правильной решетки атомы распределены в каотическом беспорядке, к однородности кристалла индивндуального химического соединения, т. е, к геометрическн правильной решетке, в узлах которой правильно чередуются образующие ее ртомы. Это превращение протекает при постоянной температуре и сопровождается тепловым эффектом, подобно фазовому переходу первого рода. Если общий состав твердого раствора близок к составу Р1Снз, но не совпадает с ним, то кристаллическая решетка тоже перестраивается, но эта перестройка протекает уже в некотором интервале темпера- 414 Гл, Х!)т, Деухкомиоиентные сисгемьт с оероииченнай растворимостью тур. Кривые ай и Ьс показывают температуры начала и конца превращения твердых растворов различного состава, в которых таким образом получается лишь частично упорядоченная структура.
При охлаждении твердых растворов состава Р1Сптакже происходит перестройка кристаллической структуры, начиная с температуры 812 'С. Но при этом составе и при близких к нему перестройка протекает прн меняющейся температуре и не сопровож!7аре дается тепловым эффектом. Поэтому ее следует считать фазовым перехоЮЗй дом второго рода (см. стр. 143). Верхняя граница температурных интервалов превратдення обозначена сплошной кривой е), а нижняя граница — пуктирной линией йй.
При физико-химическом анализе твердых сплавов платины п о меди составам Р1Сп и Р1Сп, атеечают ясно выраженные сингулярные точки на кривых зависимости тсфмозлектродвижуще(е силы от сора!у става (рпс. Х!17, 13,6) и удельной электропроводности от состава (рис. 1Х'ч',1З,е). Прн температуах, превышающнх соответственно 12 я 646 'С, зти сингулярнье точки исчезают. Возникающие в процессе ох.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
