ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение металлических сплавов из "Технология металлов " Чистые металлы находят довольно ограниченное применение. Их используют главным образом в электрорадиотехнике (проводниковые, электровакуумные и другие материалы), в реакторострое-нии. Основными конструкционными материалами являются металлические сплавы. Сплавом называют вещество, полученное сплавлением двух или более элементов (компонентов). Сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется металлическим сплавом. [c.134] Металлические сплавы можно также получать методами порошковой металлургии, диффузией и другими методами. Преимущественное использование в технике металлических сплавов объясняется тем, что они обладают более ценными комплексами механических, физических и технологических свойств, чем чистые металлы. [c.134] К основным понятиям в теории сплавов относятся система, компонент, фаза. [c.134] Система — группа тел, выделяемых для наблюдений и изучения. В металловедении системами являются металлы и металлические сплавы. Чисхьш металл является простой (однокомпонентной) системой. Сплавы состоят из двух или большего числа компонентов и являются сложными системами. [c.134] Компонентами называют вещества, образующие систему, взятые в наименьшем числе. В металлических сплавах компонентами могут быть элементы (металлы и неметаллы) и химические соединения (не диссоциирующие при нагревании). [c.134] Фазой называется однородная часть системы, отделенная от другой части системы (фазы) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком. Например, при кристаллизации чистого металла в системе имеются две фазы жидкая (расплавленный металл) и твердая (зерна затвердевшего металла). В твердых сплавах фазами могут быть зерна чистого металла, зерна твердого раствора и зерна химического соединения. [c.134] Почти все металлы в жидком состоянии растворяются друг в друге в любых соотношениях. В результате растворения образуется однородный жидкий раствор с равномерным распределением атомов одного металла среди атомов другого металла. Благодаря указанному взаимодействию в практике с целью равномерного распределения веществ в сплаве, как правило, прибегают к их расплавлению. Только лишь очень немногие металлы, главным образом сильно различающиеся размерами своих атомов, не растворяются друг в друге в жидком состоянии. Также немногие металлы растворяются в жидком состояний ограниченно. [c.134] При образовании сплавов в процессе их затвердевания возможно различное взаимодействие компонентов. [c.135] Если в процессе кристаллизации сила взаимодействия между однородными атомами окажется больше силы взаимодействия между разнородными атомами, то после кристаллизации образуется механическая смесь, состоящая из зерен чистых металлов. В этом случае в твердом сплаве будут присутствовать зерна одного чистого металла и рядом с ними зерна другого чистого металла. Такая форма взаимодействия возникает при большом различии в свойствах входящих в сплав металлов. [c.135] В твердых растворах внедрения атомы растворимого элемента распределяются в кристаллической решетке металла-растворителя, занимая места между его атомами (рис. 74, а). Ранее было отмечено, что у металлов атомы в кристаллической решетке располагаются близко друг к другу и пустоты между ними имеют малые размеры. Разместиться в таких пустотах могут только атомы с очень малыми размерами. [c.135] Наименьшие размеры атомов имеют некоторые металлоиды — водород, азот, углерод, бор, которые и образуют с металлами твердые растворы внедрения. Но и у этих элементов размер атомов несколько превышает размер межатомных промежутков в кристаллической решетке металлов, поэтому при образовании твердых растворов внедрения решетка искажается и в ней возникают напряжения. При этом концентрация твердого раствора внедрения не может быть высокой она редко превышает 1—2%. [c.135] Твердые растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными. Неограниченная растворимость компонентов присуща системам, в которых атомные радиусы элементов отличаются не более чем на 8%, например Fea—Сг, Си—Ni, Со—Ni, Ti—и т. д. [c.136] С понижением температуры в твердых растворах замещения может произойти процесс перераспределения атомов, в результате которого атомы растворенного элемента займут строго определенные места в решетке растворителя. Такие твердые растворы называют упорядоченными твердыми растворами, а их структуру — сверхструктурой. Температуру перехода неупорядоченного состояния в упорядоченное называют точкой Курнакова . Упорядоченные твердые растворы характеризуются большей твердостью, меньшей пластичностью и электросопротивлением. Их можно рассматривать как промежуточные фазы между твердыми растворами и химическими соединениями. [c.136] Твердые растворы вычитания (их иногда называют растворами с дефектной решеткой) образуются на основе некоторых химических соединений, когда к этому химическому соединению добавляется один из входящих в его формулу элементов (растворимое). Атомы этого элемента занимают нормальные положения в решетке соединения, а места, где должны были бы находиться атомы второго компонента, оказываются незаполненными, пустыми (рис. 74, в). Твердые растворы вычитания образуются, например, при сплавлении химического соединения NiAl с алюминием, карбида титана Ti с титаном, при окислении железа, когда соединение FeO растворяет кислород и т. п. [c.136] Образование любого типа твердых растворов сопровождается изменением параметров решетки металла-растворителя. Это является важным моментом, определяющим изменение свойств твердого раствора. [c.136] Кроме твердых растворов и химических соединений, в металлических сплавах встречаются фазы, которые по строению и свойствам не относятся ни к первым, ни ко вторым они являются промежуточными. Как и химические соединения, они имеют свою, отличную от образующих их компонентов кристаллическую решетку, но в то же времй они могут существовать в интервале концентраций, как и твердые растворы. Иногда такие фазы называют также металлическими соединениями или интерметаллидными фазами. К промежуточным фазам относятся электронные соединения (фазы Юм-Рбзери), фазы внедрения и некоторые другие. [c.137] Вернуться к основной статье