ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Все дороги ведут... к модели Изинга из "Репортаж из мира сплавов (Библ, Квант 71) " Мы уже немало знаем о распаде твердых растворов. Но пока за кадром остается самое интересное почему твердый раствор распадается Можно, конечно, утверждать с видом знатока, что причина этого явления — понижение свободной энергии. Утверждение будет, несомненно, верным, но мало что разъяснит. Надо проследить за изменениями энергии и энтропии и понять механизм этого понижения. [c.164] Давайте приготовим на листе бумаги сплав из металлов А и В с одинаковыми кристаллическими решетками. Для этого мысленно свариваем два куска чистых металлов и получаем сплав, в котором атомы обоих сортов оказываются в одной кристаллической решетке. Размещая их в ней по-разному, можно смоделировать любое состояние сплава. [c.164] наш рецепт приготовления сплава состоит в простом перемешивании шаров разного цвета, взятых в нужной пропорции. Конечно, это очень упрощенная схема. Во-первых, предполагается, что все сплавы системы при любых концентрациях и температурах имеют одну и ту же кристаллическую решетку. Этому условию отвечают, например, реальные системы золото — никель, медь — золото, медь — никель, хром — молибден и т. д. Во-вторых, мы на время забудем про колебания атомов, разницу в размерах шаров, вакансии, дислокацйи. .. В общем — про все искажения и дефекты идеальной решетки. [c.165] Не напоминает ли вам эта модель одну из введенных ранее Ну, конечно — модель твердых шаров. Однако никакой шарообразности атомов мы использовать не собираемся. С тем же успехом мозаику твердого раствора можно выкладывать из квадратов, треугольников или звезд. [c.165] В действительности мы имеем дело с хорошо замаскировавшейся моделью Изинга Посудите сами там в узлах жесткой бездефектной кристаллической решетки размещались магнитные стрелки двух направлений, здесь — шары двух цветов. Стрелки между собой взаимодействовали, но и атомы поступают точно так же. Между двумя моделями есть, конечно, и разница. В модели Изинга стрелки переворачивались, т. е. менялись концентрации стрелок, направленных вверх и вниз. А вот шары — не хамелеоны и менять свой цвет не умеют. Концентрация обоих компонентов строго фиксирована. Тем не менее это различие не решающее (в конце этого параграфа мы покажем почему), и сходство оказывается настолько глубоким, что предложенная нами модель сплава называется изинговской. [c.165] Предположим, что V 0. Тогда при перемешивании чистых компонентов А и В число Рлв увеличивается н возрастает общая энергия раствора. Добавка заимствуется в виде тепла из окружающей среды. Это и вызывает эффект поглощения тепла, который часто сопутствует образованию раствора. В нашей модели он просто связан со знаком энергии смешения. [c.167] При очень высоких температурах в извечном противоборстве верх берет энтропия. А она всегда способствует перемешиванию. Мы уже встречались с этим эффектом, когда обсуждали магнитный фазовый переход в модели Изинга и образование вакансий в кристалле. При смешении объектов разных сортов возрастает число возможных комбинаций их размещения и соответственно энтропия. Поэтому более выгодно состояние однофазного раствора. [c.167] Если вам встречается модель с двумя характерными чертами 1) имеется жесткая бездефектная кристаллическая решетка 2) каждый узел решетки может находиться в одном из двух возможных состоящие (два направления магнитных стрелок, два сорта атомов и т. д.), то ни секунды не сомневайтесь перед вами модель Изинга. [c.169] Вернуться к основной статье