Упорядочение атомов в сплавах

Упорядочение атомов в сплавах. Этот тип переходов встречается очень часто в сплавах металлов, а иногда и неметаллов. Сущность этого перехода можно уяснить из следующих соображений. Пусть, например, в кристалле сплава состава АзВ, кристаллическая решетка которого выше некоторой критической температуры Тс, называемой обычно точкой Кюри — Курнакова, является, скажем, ГЦК решеткой, ниже этой температуры атомы А перемещаются преимущественно в центры граней (а-позиции), а атомы В — в вершины кубов (р-позиции). Это будет означать, что выше Тс атомы разного сорта будут размещаться по узлам ГЦК решетки неупорядоченно (хаотически), а ниже — избирательно, упорядоченным образом. При этом решетка превратится из ГЦК решетки в простую кубическую, но с базисом, состоящим из трех а и одного р узлов. В результате такого перехода изменится симметрия кристалла. Нередко изменение симметрии сопровождается и объемными изменениями. Очевидно, что в этом случае переход может быть н непрерывным и скачкообразным, т. е. быть переходом как I, так и II рода. Несколько подробнее эти переходы будут рассмотрены далее на основе статистической теории. [c.261]

УПОРЯДОЧЕНИЕ АТОМОВ В СПЛАВАХ [c.262]

Одним из широко распространенных и хорошо изученных фазовых переходов является упорядочение атомов в сплавах. Характер структурных изменений для бинарного сплава состава АВ при этом переходе отчетливо виден из рис. 11.5. Если выше температуры перехода в области неупорядоченной фазы все узлы решетки заселены атомами разного сорта равномерно, то ниже этой температуры возникает неравномерное заселение узлов атомами А и В. Одни из них сосредоточиваются в центрах, а другие — в вершинах кубической ячейки. При этом меняется и симметрия решетки. Для рассматриваемого случая в области неупорядоченной азы сплав обладает ОЦК решеткой, а ниже — простой кубической с базисом, поскольку в вершинах и центре ячейки распо- лагаются атомы различного сорта. Возникающее при упорядочении расположение атомов обычно называют сверхструктурой. [c.262]

Эгами [1] выдвинул предположение о том, что поскольку температура Кюри сплава существенно зависит от его химического состава, то ее изменения являются скорее следствием изменений в химическом ближнем порядке (ХБП), чем в топологическом ближнем порядке (ТБП), и они отражают процессы упорядочения атомов в пределах локальных областей. Эгами полагает, что изменения ХБП происходят при более низкой температуре, чем в случае ТБП. Кроме того, в связи с тем, что при высоких температурах отжига образование ТБП предпочтительнее, чем образование ХБП, уже сформировавшийся ранее ХБП изменяется мало и ДГс также становится малой. Весьма интересно, что изменения Тс происходят обратимо вслед за изменениями ХБП. Из рис. 4.7 видно, как при термоциклировании от 250°С до 300°С обратимо изменяется Тс [1]. Эффект обратимости Тс, по мнению Эгами, указывает на то, что ХБП проявляется аналогично тому, как проявляется структурная обратимость при циклировании около температуры Tg. [c.112]

Упорядоченное и неупорядоченное размещение атомов в сплавах. [c.528]

Теперь получим выражения для 17ы в случае, когда в сплаве существует дальний порядок. Из предыдущего рассмотрения видно, что фактически задача сводится к анализу (г) для расположения атомов, соответствующего дальнему порядку. Если атомы в сплаве расположены полностью упорядоченно, то удобно суммирование по кристаллу разбить на суммирование по узлам элементарной ячейки V и по центрам элементарных ячеек /. В этом случае [c.235]

Для объяснения границ устойчивости Тамман предположил существование сверхструктур (упорядоченного расположения атомов) в твердых растворах, при котором возможно появление защитных плоскостей в решетке сплава, обогащенных или сплошь занятых атомами устойчивого элемента (например, атомами золота в твердом растворе Си + Аи — рис. 227). [c.329]

Промежуточное превращение может протекать в сплавах, содержащих элементы существенно различные по скорости диффузии (например, в сплавах Ре и С). Так при понижении температуры превращения аустенита достигается незначительная скорость диффузии атомов Ре (или легирующих элементов) и одновременно значительная скорость диффузии С. Наступает промежуточное превращение, при котором взаимосвязанные и упорядоченные перемещения атомов металлов сочетаются с диффузионным перераспределением С в аустените. [c.106]

На рис. 5, 6 показано полностью упорядоченное расположение атомов в бинарных сплавах А — В. В частично упорядоченных, а тем более в неупорядоченных сплавах, компоненты которых имеют разные атомные ра- [c.27]

Эти методы применялись и к сплавам внедрения. Для случая атомов углерода, внедренных в а-железо [76], оказалось, что стабильной конфигурацией атома углерода является такая, когда он находится в центре октаэдрического междоузлия ОЦК решетки. При диффузионном перемещении атома углерода он двия ется вдоль прямых линий, проходя последовательно от октаэдрического в тетраэдрическое и в следующее октаэдрическое междоузлие. Находясь в октаэдрическом междоузлии, атом углерода раздвигает два ближайших атома железа, по четыре более удаленных атома слегка смещаются к атому С. Появляющееся поле деформации п вызывает деформационное упорядочение атомов углерода (см. 15). [c.91]

Магн. свойства в-в определяются природой ат. носителей М. и хар-ром их вз-ствий. Даже в-во одного и того же хим. состава в зависимости от внеш. условий, а также крист, или фазовой структуры (напр., степени упорядочения атомов в сплавах и т. п.) может обладать разл. магн. св-вами. Напр., Ге, Со и N1 в крист, состоянии ниже определ. темп-ры Кюри точка) обладают ферромагн. св-вами, выше точки Кюри они парамагнитны. То же наблюдается и у антиферромагнетиков, их критич. темп-ру наз. Нееля точкой. У нек-рых РЗМ между ферро- и парамагнитной температурными областями существует антиферромагн. область. [c.357]

Метод точек ветвления был применен для исследования влияния давления па упорядочение не только в сплавах замещения [9—12], по п па упорядочение внедренных атомов в сплавах виедреппя (см., например, [16]). Энергпп взаимодействия атомов в разных координационных сферах считались функциями расстояния меящу атомами, которое изменяется с давлением. Поскольку вид кривой равновесия определяется энергетическими параметрами теории, а эти последние зависят от давления, то давление изменяет вид кривой равновесия. В результате этого тип возникающих при понижении температуры сверх- [c.175]

В связи с этим на первый взгляд может показаться странным, что экспериментальные исследования диффузии внедренных атомов в сплавах замещения приводят обычно к зависимостям 1п О от 1/Г, не имеющим значительных отклонений от прямолинейности. С этим связан тот факт, что при таких экспериментальных исследованиях понятие энергии активации в ряде случаев применяется и к диффузии по междоузлиям сплавов замещения. Как будет показано ниже, такая ситуация объясняется тем, что в реальных сплавах отклопспия от прямолинейности оказываются заметными лишь в весьма широком температурном интервале, не всегда реализуемом на опыте, или же при резких изменениях в протекании процесса диффузии, имеющих место, например, при температуре упорядочения сплавов. Нелинейные зависимости 1ц от Т были действительно обнаружены экспериментально в ряде сплавов рассматриваемого типа. [c.275]

Метод конфигураций позволяет более точпо решить задачу об определении коэффициента диффузии в сплаве, так как предусматривает явный учет всех возможных конфигураций атомов разного сорта на узлах вокруг междоузлий и перевальных точек. Число таких конфигураций оказывается достаточно велико, и задача значительно усложняется. Тем нс менее этот метод дает воз-молшость найти более точную зависимость коэффициента диффузии от температуры и состава сплава, а в упорядоченных сплавах более детально исследовать влияние степени порядка на диффузию. Сравнение результатов применения двух методов к задачам диффузии показывает, как будет выяснено дальше, что основные качественные особенности диффузии внедренных атомов в сплавах замещения могут быть получены и менее точным, но значительно более простым методом средних энергий. [c.279]

Во всех перечисленных случаях перехода в упорядоченное состояние последнее можно описать параметром порядка т] (спонтанной намагниченностью в ферромагнетиках, намагниченностью магнитных nodpeuii moK в антиферромагнетиках, спонтанной поляризацией в еегпетозлектриках, долей упорядочившихся атомов в сплавах). При 7 >7 с понижением [c.538]

В зависимости от соотношения размеров атомов в сплавах могут образовываться твёрдые растворы з а-м е щ е н и я (атомы растворённого металла замещают в кристаллич. решётке атомы растворителя) и внедрения (атомы растворённого элемента располагаются в межатомных промежутках решётки растворителя). На базе интерметаллич. соединений могут образовываться твёрдые растворы (дефектные по одному из компонентов). Мин. значению свободной энергии твёрдых растворов соответствует упорядоченное расположение атомов разного сорта сверхструктурл). Разрушение сверхструктур при высоких темп-рах сопровождается появлением аномалий ряда физ. свойств превращение порядок—беспорядок в зависимости от состава сплава может быть фазовым переходом 1-го либо 2-го рода. [c.112]

Исследование ближнего а дальнего порядков. В твёрдых растворах атомы компонентов распределены, как правило, не хаотично, а с век-рой корреляцией (см. Дальний и ближний порядок). Когда корреляция существует только в ближайших координац. сферах, возникает либо ближнее упорядочение (напр., в сплавах Fe — Si и Fe — Al), либо ближнее расслоение (в Сг —Мо и Si—Ge). Рентгенографически это можно обнаружить но появлению дополнит, диффузного фона. С помощью Р. м. установлено, что при понижении темп-ры в твёрдых растворах с ближним расслоением происходит распад на два твёрдых раствора (напр., А1—Zn), а в растворах с ближним упорядочением при этом возникает дальний порядок (напр., Fe Al). [c.378]

Магнитное обменное взаимодействие, в которое, как мы вид -ли, входит составляющая, обусловленная наличием анизотропии, может благоприятствовать ориентации пар атомов в сплавах в направлении магнитного поля, приложенного во время термической обработки. Такой тип процессов при термомагнитной обработке назван направленным упорядочением. Этот термин предлон ен независимо Неелем и Танигучи для объяснения анизотропии, созданной магнитным полем при термической обработке некоторых сплавов типа пермаллой и перминвар (железоникелевые и железокобальтовые сплавы). Направленное упорядочение наилучшим образом иллюстрирует фиг, 21, где видно, что общее число пар атомов АВ, АА и ВВ не зависит от присутствия магнитного поля, тогда как анизотропия в направлении поля может быть изменена вдоль направления поля будет ориентировано больше одинаковых пар, чем в перпендикулярном направлении. Этот вид упорядочения, создаваемый отжигом при подходящей температуре ниже точки Кюри материала, имеет место внутри доменов вещества, так чх в каждом домене на обычную магнитную кристаллографическую анизотропию накладывается одноосная анизотропия вследствие магнитного упорядочения. Согласно расчету Нееля ш Танигучи, [c.307]

Не очень большие различия в абсолютных значениях амплитуд позволяют проводить с помощью дифракции нейтронов определения структур с атомами, сильно различающимися по атомным номерам, например исследовать строение гидридов или карбидов тяжелых металлов, определять положение атомов водорода в соединениях тяжелых элементов. Другое применение дифракции нейтронов — это исследование соединений из атомов с близкими атомными номерами (например, сплав oNi с Z соответственно 27 и 28), которые практически неразличимы в рентгеновском или. электронографнческом эксперименте, но имеют разные амплитуды рассеяния нейтронов. Нейтронографически можно отличить, следовательно, случаи, когда указанные атомы в сплаве статистически замещают друг друга или когда они упорядоченно размещены по различным положениям. Наконец, нужно упомянуть и о так называемом магнитном рассеянии нейтронов, вызываемом атомами, электронная оболочка которых имеет магнитный момент. С помощью магнитного рассеяния исследуется ориентировка моментов в ферро- и антиферромагнитных материалах. [c.39]

Расчеты по формуле (4.41) показали, что преимущественно атомы в сплаве алюминий — олово (60 ат.% А ) располагаются упорядоченно по типу квазиэвтектики. В большей или меньшей степени эта тенденция к объединению атомов одного сорта сохраняется и в сплавах другого состава. [c.123]

Образование в сплавах упорядоченных твердых растворов, т. е. фаз с закономерным размещением атомов каждого компонента по узлам решетки, вызывает резкое снижение удельного электросопротивления, так как электрическое поле решетки становится более периодичным и, следовательно, менее искаженным. Явление упорядочения твердых растворов впервые было предсказано на основании измерения удельного сопротивления. В 1912 г. Н. С. Курнаков и его сотрудники С. Ф. Жемчужный и М. Заседателев, исследуя сплавы системы медь—золото, обнаружили, что закаленные сплавы характеризуются обычной для твердых растворов зависимостью удельного электросопротивления от концентрации. Однако при последующем отжиге те сплавы этой системы, которые соответствуют по концентрациям стехиометрическим формулам СизАи и СиАи, резко снижают уделькое сопротивление. Это явление было объяснено процессом упорядочения, происходящим в сплаве, что позднее подтвердилось рентгенострушурным анализом. [c.141]

Так, Тамманн и Брауне, изучая отожженные сплавы золота с серебром, нашли, что они почти не растворяются в серной кислоте при 150°, если в сплаве больше 50 атомных процентов золота если же в сплаве содержится только 49% золота, то коррозия становится ощутимой. Тамманн установил, что подобные границы растворимости существуют и для других систем спл авов, таких как золото-медь и золото-палладий, но что граница зависит от коррозионной среды и условий. Иногда для разделения необходимо, чтобы % атомов в сплаве относились к менее благородному компоненту. Он также нашел, что резкая граница обычно получается только в случае отожженных сплавов, когда распределение атомов обоих типов в решетке упорядоченное, т. е. когда получается сверхструктура . В неотожженном же сплаве, хотя места расположения атомов в целом и составляют правильную решетку, распределение атомов совершенно спорадично, поэтому может случиться, что даже в сплавах, содержащих большое количество растворяющегося в коррозионной среде элемента, встретятся группы атомов этого элемента, окруженные атомами более благородного элемента, вследствие чего они не будут растворяться в коррозионной среде. Если же распределение атомов упорядочено с помощью отжига, то при определенном составе сплава мы внезапно переходим от состояния, в котором доступным для коррозионной среды являются только те растворимые в этой среде атомы, которые расположены вблизи поверхности, к состоянию, в котором имеются непрерывные дорожки из растворимых атомов от поверхности вглубь при таком строении становится возможным полное разделение двух металлов, составляющих сплав. [c.322]

В некоторых сплавах с понижением температуры в твердых растворах за.мещения. может произойти процесс перераспределения атомов, в результате которого атомы растворенного элемента зай.мут строго определенные места а решетке растворителя. Такие твердые растворы называют упорядоченными, а Ил аруктуру - сверхсгруктурой. Температуру перехода в упорядоченное состояние называют точкой Курнакова . Полностью упорядоченные раство- [c.31]

Фазовые переходы типа упорядочения внедренных атомов и вакантных междоузлий будут происходить в сплавах, где вза1имодействие этих атомов таково, что внедренному атому энергетически выгоднее быть окруженным вакантными междоузлиями, чем другими внедреп-ными атомами. [c.13]

Процессы упорядочения внедренных атомов и вакансий па междоузлиях были рассмотрены в рамках более общей модели [12], учитывающей возможность аамещенпя узлов атомами двух сортов. В этой теории была получена и формула для температуры упорядочения в сплавах внедрения (см. 18). [c.13]

Рис. 5. Расположение атомов в кристаллической решетке вполне упорядоченных сплавов А — В с ОЦК решеткой типа Р-латуни (а) с ГЦК решеткой типа АиСпз (б) с гранецентрированной тетрагональной решеткой типа АиСп (в) (О —атомы А, в — атомы В).

Рис. 6. Элементарная ячейка вполне упорядоченного сплава АзВ типа РезА1. Подрешеткп а, с п 1 заняты атомами А, подрешетка Ь — атомами В.

Представим себе кристалл, не oдepяiaщий точечных дефектов при температуре абсолютного нуля. В таком кристалле точечные дефекты кристаллической решетки могут возникнуть при нагревании в результате теплового возбуждения. В течение достаточно долгой выдержки кристалла при постоянной температуре и давлении система приближается к состоянию равновесия, в котором устанавливается определенная концентрация дефектов, равновесная при данных условиях. Такими точечными дефектами являются появившиеся в результате теплового возбуждения вакансии и межузельные атомы металла, а такн е атомы в чужих подрешетках упорядоченного сплава стехиометрического состава. Равновесная концентрация таких дефектов при абсолютном нуле равна нулю. [c.34]

Если зке сплав А — В является упорядоченным, то в нем выделяются, например, две подрешетки узлов с различным средним окружением их соседними атомами. Расчет, [26, 27, 14] показывает, что в этом случае вакансии с различными вероятностями, зависящими от состава и степени дальнего порядка, встречаются на этих подрешетках, причем в равновесном состоянии не только их общее число, но и распределение по подрешеткам, определяется из условий равновесия. Для сплавов с ОЦК решеткой типа р-латуни, где переход порядок — беспорядок является фазовым переходом второго рода, кривые зависимости логарифма чисел н и вакансий на первой и второй подрешетках от Т при температуре перехода То имеют излом. Совпадая и являясь прямолинейными при 2 > 2 с, эти кривые начинают при Т С. То расходиться В разные стороны, причем прямолинейность их здесь нарушается. В сплавах с ГЦК решеткой типа АпСпз переход порядок — беспорядок является переходом первого рода. Степень дальнего порядка в них при упорядочении в точке Т = То скачкообразно возрастает от нуля до определенного значения, в связи с чем в этой точке имеют место не изломы, а противоположные по направлению скачкообразные изменения кривых зависимости 1п и от Т - [c.72]

В упорядоченных сплавах междоузлия, даже геометрически однотипные (например, октаэдрические), могут быть неэквивалентными из-за различного среднего окружения их узлами разных типов. Это может привести к тому, что внедренные атомы в таких междоузлиях будут иметь различную среднюю энергию взаимодействия с атомами металлов, замещающих узлы решетки, и вызвать в среднем неравномерное распределение внедренных атомов по таким менедоузлиям ). [c.136]

Рассмотрим теперь случай, когда внедренные атомы С располагаются только в октаэдрических междоузлиях бинарного упорядочивающегося сплава А — В с ГЦК решеткой типа АпСиа. В упорядоченном состоянии такого сплава АВз узлами первого типа (законными для атомов А) будут вершины кубических ячеек, а второ- [c.142]

В случае, если при каждой температуре Т устанавливаются пе только равновесные значения с и сг, но и степени дальнего порядка т], зависимости с и сд от Г будут иметь характерные особенности. В сплавах с ОЦК решеткой типа -латуни при понижении температуры до температуры фазового перехода порядок — беспорядок Та (температуры упорядочения), как мы видели, концентрации i = С2 = /а. При Т = То происходит фазовый переход второго рода в упорядоченное состояние и в этой точке кривые сЦГ) и iT) начинают расходиться в разные стороны (без скачка) от значения, равного /г- При Т- 0 одна из этих кривых (для междоузлий с более низким значением энергии) стремится к значению, равному единице, а вторая — к нулю. В сплавах с ГЦК решеткой типа АпСпз переход в упорядоченное состояние является фазовым переходом первого рода и сопровождается скачкообразным изменением т] от О до некоторого значения г)о. Поэтому кривые i(T) и С2(Т) с понижением температуры при Т = То будут иметь скачкообразные изменения от значений i = Ц, Сз = /4 в разные стороны и затем при Т 0 должны идти к значе-. ниям 1 (для концентрации атомов С в междоузлиях с более глубоким минимумом потенциальной энергии) и 0. [c.144]

Выясним, как будет изменяться с Сс степень тетраго-нальности с а — 1 в частично (не наиболее) упорядоченном сплаве [18]. Пусть кристалл мартенсита содержит N атомов железа. Тогда каждая ОЦК подрешетка содержит тоже N октаэдрических междоузлий. Обозначим через П, щ, щ числа атомов углерода в подрешетках с осями те-трагопальности с, параллельными соответственно направлениям [100], [010], [001], II через п — П1 + П2 + щ — полное число атомов С в сплаве. Введем вероятности Pi = ni N (1 = 1, 2, 3) заполнения междоузлия -й подрешетки атомом углерода и атомную концентрацию Сс = — n N этих атомов. Примем модель, в которой две подрешетки остаются эквивалентными, т. е. положим, что, например, 1 = нг Следовательно, атомы углерода в упорядоченном состоянии преимущественно занимают междоузлия третьей подрешетки. Степень дальнего пордд-ка будем характеризовать параметром [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...