Влияние объемного фактора на легирование магния

30.10.2019

В результате рассмотрения многих систем сплавов Юм-Розери пришел к заключению, что широкие области твердых растворов могут образоваться в данном растворителе лишь в том случае, если размеры атомов растворенного металла и растворителя не слишком различны. Для того чтобы оценить влияние объемного фактора, условились определять размер атома как кратчайшее расстояние между атомами в кристаллической решетке чистого металла. Это положение обсуждается более подробно ниже, в связи с объемными факторами элементов по отношению к магнию как растворителю. Исследованием сплавов меди и серебра было показано, что если размеры атомов растворенного металла больше чем на 15% отличаются от размеров атомов растворителя, то образование широкой области твердых растворов мало вероятно. Однако если это различие меньше 15%, можно ожидать образования широкой области твердых растворов при условии, что другие факторы не будут слишком сильно препятствовать атому. К таким факторам относятся неодинаковые валентности и электрохимические свойства компонентов, которые минимальны в тех случаях, когда оба металла имеют одинаковую валентность. Металлы одинаковой валентности с близкими атомными объемами (т. е. в пределах 15% и с одинаковой кристаллической структурой) должны иметь, как правило, неограниченную растворимость в твердом состоянии. Например, серебро и золото растворяются друг в друге в любых соотношениях. Это справедливо также для золота и меди.

Неограниченную растворимость имеют также калий и рубидий, калий и цевий, рубидий и цезий, размеры атомов которых находятся внутри благоприятной зоны, ограниченной различием в 15%. В противоположность этому натрий не только не образует непрерывной, но и широкой области твердых растворов с калием, рубидием или цезием, поскольку атомные диаметры этих элементов отличаются от атомных диаметров натрия более чем на 15%. В качестве примера металлов, имеющих одинаковую валентность и кристаллическую структуру и образующих непрерывный ряд твердых растворов, можно привести также системы титан—цирконий и мышьяк—сурьма.

В тех случаях когда валентность обоих компонентов одинакова и объемный фактор благоприятен, но различны кристаллические структуры, обычно образуются два твердых раствора, имеющие кристаллическую структуру каждого из чистых компонентов и разделенные на равновесной диаграмме относительно узкой двухфазной областью.

Когда валентности компонентов различаются, характер взаимодействия может быть иллюстрирован с помощью сравнения систем серебро—кадмий и медь—кадмий. Объемный фактор кадмия по отношению к серебру благоприятен (+3,1%), и кадмий растворяется в серебре до 42,5% (атомн.). В противоположность этому растворимость кадмия в меди равна всего 1,7% (атомн.) в соответствии с объемным фактором кадмия по отношению к меди (+16,5%).

Следовательно, благоприятный объемный фактор означает, что в отсутствии каких-либо других причин, ограничивающих растворимость в твердом растворе, возможно образование широкой области твердых растворов. Неблагоприятный объемный фактор означает, что в любом случае возможно образование только ограниченной области твердых растворов. Если объемный фактор находится на границе благоприятной зоны по отношению к растворителю, эффекты получаются неустойчивые: часто обнаруживают, что растворимость сравнительно высока при повышенных температурах, но быстро уменьшается с понижением температуры.

Теперь следует кратко описать факторы, которые приводят к ограничению образования твердых растворов даже в тех случаях, когда объемный фактор благоприятен. Два наиболее общих из них названы «эффектами относительной валентности» и «эффектом электроотрицательной валентности».


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна