Система магний-таллий

Диаграмма равновесия системы Mg—Tl приведена на рис. 171. Общий вид диаграммы установлен сравнительно хорошо, однако детали кривой ликвидуса для сплавов, содержащих выше 75% вес. (26,2% атомн.) Tl, нуждаются в уточнении.

В ранней работе Грубе, используя метод термического анализа, построил кривую ликвидуса и установил наличие эвтектики, образующейся между a-твердым раствором на основе магния и интерметаллическим соединением, которое имеет небольшой максимум на кривой ликвидуса. Хотя полученные экспериментальные данные были недостаточны для того, чтобы определить состав соединения, Грубе все же предположил для него формулу Mg8Tl3.

На основе данных термического анализа было установлено, что остальные две фазы имеют составы Mg2Tl и Mg3Tl2 и что таллий сравнительно хорошо растворяется в магнии в твердом состоянии.

В дальнейшем Цинтл и Брауэр пришли к выводу о необходимости исправления диаграммы равновесия системы Mg—Tl, предложенной Грубе; авторы выделили гомогенную промежуточную фазу состава MgTl, которая имела простую объемно-центрированную кубическую структуру типа CsCl. Используя метод термического анализа, точность которого была значительно выше, чем в ранней работе Грубе, и метод электропроводности, Грубе и Хиллер повторно исследовали систему Mg—Tl и построили диаграмму равновесия, приведенную на рис. 171. Однако ими детально не исследовалась растворимость таллия в магнии в твердом состоянии, и эта часть диаграммы равновесия, приведенной на рис. 171, взята из работы Юм-Розери и Рейнора. Кривая ликвидуса построена по данным термического анализа, а кривые солидуса и растворимости в твердом состоянии — по данным металлографического анализа.

Растворимость магния в таллии в твердом состоянии сравнительно невелика, и имеются некоторые указания на то, что магний понижает температуру перехода в чистом таллии.

Таким образом, в системе Mg—Tl имеются три интерметаллические фазы MgsTl2, Mg2Tl и MgTl, составы которых аналогичны составам соединений в системе Mg—Ga. Отсутствие в системе Mg—Tl фазы MgTl можно понять, если считать, что появление фазы MgGa2 в системе Mg—Ga обусловлено тем, что объемный фактор галлия относительно магния лежит на границе благоприятной зоны.

Хауке, исследуя систему Mg—Tl рентгенографически, подтвердил правильность диаграммы равновесия рис. 171 и показал, что Mg5Tl2 имеет кристаллическую структуру того же типа, что и Mg5Ga2, тогда как структуры Mg2Tl и Mg2Ga полностью аналогичны. MgTl и MgGa, и судя по рентгенограммам, имеют различные структуры, из которых первая типа CsCl, а вторая еще не установлена. Известно, что структура типа CsCl, за исключением электронных соединений, образуется в тех случаях, когда атомные размеры компонентов не очень близки друг другу, но и не сильно различны. Возможно, что соотношение атомных размеров является определяющим и в данном случае.

Весьма существенно, что, несмотря на более низкую точку плавления галлия по сравнению с точкой плавления таллия, фазы MgsGa2, Mg2Ga и MgGa плавятся при более высоких температурах, чем соответствующие соединения с таллием. Это можно объяснить увеличением электроположительного характера элемента при увеличении атомного номера его в данной группе периодической системы. Таким образом, электрохимический характер взаимодействия менее заметен между магнием и таллием, чем между магнием и галлием. Если принять предположение Делингера о возможности перехода электронов от магния к растворенному металлу третьей группы, то можно ожидать, что из-за большей электроположительности таллий будет принимать меньше электронов, чем галлий, и, следовательно, электростатическое взаимодействие в этом случае также будет менее заметно. Возможно, что по этой причине MgTl в отличие от MgGa имеет простую кристаллическую структуру.

Хаутон и Прузерч исследовали механические свойства сплавов Mg—Tl и показали, что для сплава, содержащего 1,46% Tl, предел прочности при растяжении на разрыв равен 21 кг/мм2 и удлинение 4,0%. При 150° С предел прочности при растяжении падает до 8,8 кг/мм2, а удлинение увеличивается до 15,2%.

Таким образом, нет указаний о том, что сплавы сохраняют свои свойства при повышенных температурах. В целом влияние таллия аналогично влиянию кадмия, однако пластичность увеличивается значительнее, чем при введении в магний аналогичного количества кадмия, а предел прочности на разрыв уменьшается меньше.